A nanorészecskék használata a gyógyszeradagolásban sok kihívással jár. Ez a magyarázata, hogy az előnyök ellenére viszonylag kevés nanorészecskét engedélyeztek eddig klinikai alkalmazásra. A nanorészecske-alapú célzás legnagyobb akadálya a többkomponensű háromdimenziós konstrukciók tervezésének bonyolultsága. A klinikai felhasználáshoz például részletesen ismerni kell, hogy a nanorészecske-alapú gyógyszer hogyan viselkedik a sejtek szerkezetében – írta meg a JYI magazin.
Ezenkívül a nanorészecskék igen sokfélék. Jelentősen különbözhetnek fizikai jellemzőikben, például méretben, formában, felületben és térfogatban. A megfelelő részecske megtalálása a tervezett felhasználás szempontjából fontos szerepet játszik a gyógyszerek hatékony célzásában és a mellékhatások csökkentésében. Például egy nanorészecske segítheti a célzást csak bizonyos kémiai tulajdonságú gyógyszerek esetében, míg más nanorészecskék stabilizáló vegyületeket kívánnak a gyógyszercélú felhasználáshoz. Ezért a megfelelő részecske megtalálása egy adott gyógyszer számára meglehetősen nehéz lehet, és gyakran ez válik a gyógyszerfejlesztés szűk keresztmetszetévé.
Nehéz a gyógyszert a daganatba juttatni
A kutatók számára másik nagy kihívás a nanorészecskék szilárd daganatokba való bejuttatása. A tumorok mikrokörnyezete nagyon összetett és heterogén, változó érrendszerrel, azaz a vér és a nyirokerek eloszlása a tumor körül kiszámíthatatlan. Bizonyos nagyon szilárd tumorrégiók, különösen a mag, gyengén vannak erekkel átszőve. Ennek eredményeként a nanorészecskék bejutása ezekbe a régiókra erősen korlátozott. A sűrű kollagén jelenléte is elzárja a nanorészecskék útját, megakadályozva, hogy mélyebben bejussanak a tumorba.
E nehézségek miatt a nanorészecskéken alapuló rákgyógyszer-szállítás területén folyó jelenlegi kutatások a nanorészecskék "aktív" célzásra irányulnak, a hagyományos "passzív" módszer helyett. A test meghatározott régióihoz affinitást mutató antitestek létrehozásától a kutatók azt remélik, hogy aktívan behatolhatnak az elérhetetlen tumorrégiókba, ahelyett, hogy passzívan a nanorészecskékre hagyatkoznának, hogy önmagukban érjék el a célt. E kihívások ellenére a nanorészecskék potenciálja óriási a gyógyszerek célba juttatásában. Egy svájci fejlesztés erre mutatott elképesztően kreatív példát.
A Lausanne-i műszaki egyetem, az EPFL kutatói mutatták be az új módszert a rákellenes immunterápia hatékonyabbá és irányítottabbá tételére. A tanulmányuk szerint olyan gyógyszereket tartalmazó mikrorészecskéket terveztek, amelyek csak akkor szabadulnak fel, amikor a rákos sejtekkel érintkező T-sejtek fizikailag összenyomják őket – olvasható az egyetem hírportálján.
Saját immunrendszerünk az egyik leghatékonyabb eszköz a rák elleni küzdelemben, de gyakran lökést kell adni neki. Az immunterápia éppen ezt kínálja: gyógyszerekkel extra mennyiségű immunsejtet toboroz a daganat helyére, de akár el is távolíthatja az immunsejteket, hogy újra töltve őket fokozott rák ellenes képességekkel vesse harcba őket ismét.
A nagy ötlet a fizikai erő használata
Sajnos a terápia gyakran kudarcot vall, és az erőteljesebb kezelés potenciálisan halálos immunrendszeri túlreakciót válthat ki. Ezért a svájci kutatók egy olyan módszert dolgoztak ki, amely csak a rák jelenlétében növeli a test T-sejtjeinek pusztító erejét. Míg a legtöbb immunterápiás technika biokémiai jeleket használ a gyógyszerek felszabadításához, az új rendszer egy egészen más módszert.
„Amikor a T-sejtek érintkezésbe kerülnek a rákos sejtekkel, kémiai vegyületek felszabadításával és mechanikai erő alkalmazásával elpusztítják azokat. A T-sejtek mechanikai ereje azonban csak akkor aktiválódik, amikor megérintik a célsejtjeiket” – magyarázta Li Tang, a tanulmány vezető szerzője.
A kutatók kezdésként porózus szilícium-dioxid mikrorészecskéket alkalmaztak. Ennek az anyagnak a pórusait rákellenes gyógyszerekkel töltik meg, és kettős szálú DNS-ből készült dugókkal zárják le őket. Az elképzelés az, hogy amikor a T-sejtek érintkezésbe kerülnek a rákos sejtekkel, akkor a daganatok és a mikrorészecskék kissé összenyomódnak, ami megtöri a DNS-kupakokat és felszabadítja a gyógyszereket. A technikát emberi sejttenyészeteken és élő egerekben is tesztelték, és mindkét esetben jelentősen fokozta a T-sejtek rákölő hatását.
Az a végső terv, hogy a részecskéket a nanoléptékig zsugorítsák, és a rendszert úgy alakítsák át, hogy a parányi konténerek a T-sejtekhez kapcsolódhassanak, hogy azok a célhelyre vigyék, és felszabadítsák a gyógyszereket, így segítve az immunrendszert a harcban. „Egyelőre még csak most fejeztük be a kutatás azon szakaszát, amikor a koncepciót igazoltuk. Megmutattuk, hogy ötletünk működik, de a klinikai vizsgálatok megkezdése előtt tovább kell fejlesztenünk a technológiát” – mondta Tang.
