Egy új nanomedicina 20 000-szer hatékonyabban gyógyítja a rákot
A rákterápia terén jelentős előrelépést jelent, hogy a Northwestern University kutatói áttervezték egy jól ismert kemoterápiás gyógyszer molekulaszerkezetét, jelentősen növelve annak oldhatóságát, hatékonyságát és biztonságosságát.A tudósok teljesen új gyógyszert hoztak létre gömb alakú nukleinsav (SNA) formájában, amely egy nanoméretű szerkezet, amely a gyógyszert apró gömböket körülvevő DNS-szálakba építi be. Ez az innovatív kialakítás egy általában rosszul oldódó és gyengén ható vegyületet alakít át egy rendkívül hatékony, precízen célzott kezeléssé, amely megkíméli az egészséges sejteket a károsodástól.
Az akut mieloid leukémia (AML, egy agresszív és nehezen kezelhető vérrák) kisállat-modelljén végzett tesztelés során az SNA-alapú változat figyelemre méltó eredményeket mutatott. 12,5-szer hatékonyabban hatolt be a leukémiás sejtekbe, akár 20 000-szer hatékonyabban semmisítette meg őket, és 59-edére lassította a rák előrehaladását, mindezt észrevehető mellékhatások nélkül.
A kutatók szerint ez az eredmény rávilágít a strukturális nanomedicina egyre növekvő ígéretességére, egy új kutatási területre, ahol a tudósok gondosan megtervezik a nanomedicinák szerkezetét és összetételét, hogy szabályozzák azok viselkedését a szervezetben. Mivel már hét SNA-alapú terápia van klinikai vizsgálatok alatt, ez a megközelítés utat nyithat fejlett vakcinák és új kezelések számára a rák, a fertőző betegségek, a neurodegeneratív rendellenességek és az autoimmun betegségek területén. Az eredményeket nemrég publikálták az ACS Nano folyóiratban.
Áttörés klinikai ígérettel
„Állatmodelleken bebizonyítottuk, hogy meg tudjuk állítani a tumorok terjedését” – mondta Chad A. Mirkin, a Northwestern kutatója, a tanulmány vezető szerzője. „Ha ez átültethető emberre, akkor ez egy igazán izgalmas előrelépés. Hatékonyabb kemoterápiát, jobb reagálási arányt és kevesebb mellékhatást jelentene. Márpedig mindenféle rákkezelésnél ezek a fő célok.”
Az új tanulmányban Mirkin és csapata a hagyományos kemoterápiás gyógyszerre, az 5-fluorouracilra (5-Fu) összpontosított, amely gyakran nem éri el hatékonyan a rákos sejteket. Mivel az 5-Fu az egészséges szöveteket is megtámadja, számtalan mellékhatást okoz, többek között hányingert, fáradtságot, ritka esetekben pedig akár szívelégtelenséget is.
Mirkin szerint nem maga a gyógyszer a probléma, hanem az, ahogyan a szervezet feldolgozza. Az 5-Fu rosszul oldódik, ami azt jelenti, hogy kevesebb mint 1%-a oldódik fel a legtöbb biológiai folyadékban. A legtöbb gyógyszernek fel kell oldódnia a véráramban, mielőtt a szervezeten áthaladva bejuthatna a sejtekbe. Ha egy gyógyszer rosszul oldódik, akkor csomósodik vagy szilárd formában marad, és a szervezet nem tudja hatékonyan felszívni.
„Mindannyian tudjuk, hogy a kemoterápia gyakran rettenetesen mérgező” – mondta Mirkin. „De sokan nem tudják, hogy egyes vegyületek gyakran rosszul is oldódnak, ezért meg kell találnunk a módját, hogy vízoldható formává alakítsuk és hatékonyan célba juttassuk.”
Az SNA-megoldás
Egy hatékonyabb adagolási rendszer kifejlesztése érdekében Mirkin és csapata az SNA-khoz fordult. A Mirkin által a Northwestern Egyetemen feltalált és kifejlesztett SNA-k gömb alakú nanostruktúrák, amelyeknek nanorészecske magját sűrű DNS- vagy RNS-héj veszi körül. Korábbi kutatásai során Mirkin felfedezte, hogy a sejtek felismerik az SNA-kat, és beengedik őket. Ezúttal csapata új SNA-kat épített, amelyek DNS-szálaiba kémiailag beépítették a kemoterápiás szert.
„A legtöbb sejt felületén vannak scavenger receptorok” – mondta Mirkin. „De a mieloid sejtek túlzottan expresszálják ezeket a receptorokat, így még több van belőlük. Ha felismernek egy molekulát, akkor behúzzák a sejtbe. Az SNA-k nem kényszerülnek bejutni a sejtekbe, hanem ezek a receptorok maguktól felveszik őket.”
Ahogy Mirkin és csapata sejtette, a szerkezeti átalakítás teljesen megváltoztatta a 5-Fu és a rákos sejtek közötti kölcsönhatást. A szabadon lebegő, strukturálatlan kemoterápiás molekulákkal ellentétben az SNA formát könnyen felismerték és felszívták a mieloid sejtek. Miután bejutottak a sejtekbe, az enzimek lebontották a DNS-héjat, hogy felszabadítsák a gyógyszermolekulákat, amelyek belülről megölték a rákos sejteket.
Az egérkísérletekben a terápia szinte teljesen eltávolította a leukémiás sejteket a vérből és a lépből, és jelentősen meghosszabbította a túlélést. Mivel az SNA-k szelektíven célozták meg az AML-sejteket, az egészséges szövetek sértetlenek maradtak.
„A mai kemoterápiás szerek mindent elpusztítanak, amivel találkoznak” – mondta Mirkin. „Tehát megölik a rákos sejteket, de sok egészséges sejtet is. A mi strukturális nanomedicinánk elsősorban a mieloid sejteket keresi meg. Ahelyett, hogy kemoterápiával terhelné az egész testet, magasabb, célzottabb adagot juttat pontosan oda, ahol arra szükség van.”