Επιστήμονες από το Northwestern University δημιούργησαν πρωτοποριακό αντικαρκινικό φάρμακο που είναι 20.000 φορές πιο ισχυρό από την παραδοσιακή χημειοθεραπεία – χωρίς ανιχνεύσιμες παρενέργειες. Πώς κατάφεραν και βρήκαν τον τρόπο να στοχεύουν και να καταστρέφουν τα καρκινικά κύτταρα, αφήνοντας τους υγιείς ιστούς ανεπηρέαστους;
Νέα θεραπεία για τον καρκίνο της ουροδόχου κύστης: Μειώνει υποτροπή και εξέλιξη κατά 32%
Νέο νανοφάρμακο ενισχύει τη χημειοθεραπεία κατά 20.000 φορές
Σε μεγάλη ανακάλυψη για τη θεραπεία του καρκίνου, ερευνητές από το Northwestern University αναδόμησαν ένα γνωστό φάρμακο χημειοθεραπείας σε νέα μορφή ως σφαιρικό νουκλεϊνικό οξύ (SNA) – αυξάνοντας την υδατοδιαλυτότητά του και παράλληλα και την ισχύ του κατά 20.000 φορές. Σχεδιασμένο εξ ολοκλήρου από την αρχή, αυτό το νανοσκοπικό σχήμα τυλίγει το φάρμακο με κλώνους DNA γύρω από μικροσκοπικές σφαίρες, καθιστώντας το πολύ πιο διαλυτό, αποτελεσματικό και ασφαλές.
Όταν δοκιμάστηκε σε ζώα με οξεία μυελογενή λευχαιμία, η νέα έκδοση εισχώρησε στα καρκινικά κύτταρα 12,5 φορές πιο αποτελεσματικά και επιβράδυνε την εξέλιξη της νόσου κατά 59 φορές – όλα αυτά χωρίς να βλάπτει υγιή κύτταρα. «Αυτό το επίτευγμα αναδεικνύει τη διαρκώς αυξανόμενη υπόσχεση της δομικής νανοϊατρικής», δήλωσαν σύμφωνα με το SciTech Daily οι επιστήμονες, σημειώνοντας ότι οι θεραπείες με βάση τα SNAs θα μπορούσαν να ανοίξουν νέους δρόμους για τη θεραπεία του καρκίνου, των λοιμώξεων και των νευροεκφυλιστικών ασθενειών. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο ACS Nano.
Τι είναι τα σφαιρικά νουκλεϊνικά οξέα και γιατί είναι πιο αποτελεσματικά;
Τα σφαιρικά νουκλεϊνικά οξέα (SNAs) είναι μικρές, σφαιρικές δομές αποτελούμενες από αλυσίδες DNA ή RNA που είναι διατεταγμένες γύρω από έναν νανοσωματιδιακό πυρήνα. Σε αντίθεση με το γραμμικό γενετικό υλικό, το μοναδικό τρισδιάστατο σχήμα τους τούς προσδίδει ειδικά πλεονεκτήματα που τα καθιστούν πιο ισχυρά στην ιατρική και την έρευνα.
Σύμφωνα με μελέτη του 2022 με τίτλο «Spherical Nucleic Acids as Precision Therapeutics for the Treatment of Cancer – From Bench to Bedside», τα SNAs μπορούν να εισέλθουν εύκολα σε καρκινικά και ανοσοποιητικά κύτταρα χωρίς να χρειάζονται επιπλέον εργαλεία μεταφοράς, χάρη στο πυκνό, σφαιρικό τους στρώμα από DNA ή RNA. Η μελέτη επίσης διαπίστωσε ότι σε πρώιμες κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους με καρκίνο του εγκεφάλου και άλλους συμπαγείς όγκους, τα SNAs ήταν ασφαλή, έφτασαν στον εγκέφαλο, μείωσαν τη δραστηριότητα σχετιζόμενη με τον καρκίνο και βοήθησαν στην ενεργοποίηση ανοσολογικών αποκρίσεων.
Γιατί λειτουργούν καλύτερα:
- Εισέρχονται εύκολα στα κύτταρα – τα SNAs εισέρχονται φυσικά στα κύτταρα χωρίς να απαιτούνται επιπλέον φορείς ή ιοί.
- Διαπερνούν εμπόδια – μπορούν να περάσουν από δύσκολες περιοχές όπως ο αιματοεγκεφαλικός φραγμός.
- Σταθερά και ασφαλή – η δομή τους τα προστατεύει από τη διάσπαση και μειώνει τις ανοσολογικές αντιδράσεις.
- Πιο αποτελεσματικά – σε ορισμένες μελέτες, τα SNAs ενίσχυσαν τη δράση φαρμάκων ή γονιδίων χιλιάδες φορές σε σχέση με το κανονικό DNA.
- Πολύπλευρα – μπορούν να μεταφέρουν φάρμακα, εμβόλια ή απεικονιστικούς παράγοντες.
Πρόσφατες έρευνες αναδεικνύουν τη χρήση των SNAs σε γονιδιακή θεραπεία, νανοεμβόλια και έξυπνα, ευαίσθητα συστήματα φαρμάκων.
Καρκίνος: Νέα θεραπεία κάνει τα καρκινικά κύτταρα να αυτοκαταστρέφονται – Σπουδαία ανακάλυψη
Νέος τρόπος χορήγησης της χημειοθεραπείας μπορεί να την κάνει πολύ πιο αποτελεσματική και να μειώσει τις παρενέργειες
«Σε ζωικά μοντέλα, αποδείξαμε ότι μπορούμε να σταματήσουμε τους όγκους επιτόπου», δήλωσε ο Chad A. Mirkin από το Northwestern, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης. «Αν αυτό μεταφραστεί και σε ανθρώπινους ασθενείς, πρόκειται για μια πραγματικά συναρπαστική πρόοδο. Θα σήμαινε πιο αποτελεσματική χημειοθεραπεία, καλύτερα ποσοστά ανταπόκρισης και λιγότερες παρενέργειες. Αυτός είναι πάντα ο στόχος σε κάθε είδους θεραπεία για τον καρκίνο».
Ο Chad A. Mirkin είναι κορυφαίος ειδικός στη χημεία και τη νανοϊατρική. Κατέχει αρκετές θέσεις στο Northwestern University – μεταξύ αυτών Καθηγητής Χημείας, Χημικής και Βιολογικής Μηχανικής, Βιοϊατρικής Μηχανικής, Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών, καθώς και Ιατρικής. Είναι επίσης ιδρυτικός διευθυντής του International Institute for Nanotechnology και μέλος του Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center.
Σε αυτή τη νέα μελέτη, ο Mirkin και η ομάδα του εργάστηκαν για τη βελτίωση ενός συνηθισμένου φαρμάκου για χημειοθεραπεία που ονομάζεται 5-φθοριοουρακίλη (5-Fu). Το φάρμακο αυτό συχνά δυσκολεύεται να φτάσει αποτελεσματικά στα καρκινικά κύτταρα και, επειδή επιτίθεται και σε υγιείς ιστούς, μπορεί να προκαλέσει σοβαρές παρενέργειες όπως ναυτία, κόπωση και, σε σπάνιες περιπτώσεις, ακόμη και καρδιακή ανεπάρκεια.
Σύμφωνα με τον Mirkin, το πρόβλημα δεν βρίσκεται στο ίδιο το φάρμακο αλλά στον τρόπο που το επεξεργάζεται το σώμα. «Το 5-Fu έχει χαμηλή διαλυτότητα», εξήγησε, πράγμα που σημαίνει ότι κάτω από το 1% του διαλύεται σε βιολογικά υγρά. Τα περισσότερα φάρμακα πρέπει να διαλύονται στο αίμα για να μπορούν να κυκλοφορήσουν στο σώμα και να φτάσουν στα κύτταρα. Όταν ένα φάρμακο δεν διαλύεται καλά, συσσωρεύεται ή παραμένει σε στερεή μορφή και το σώμα δεν μπορεί να το απορροφήσει αποτελεσματικά.
«Όλοι ξέρουμε ότι η χημειοθεραπεία είναι συχνά υπερβολικά τοξική», είπε ο Mirkin. «Αλλά πολλοί δεν συνειδητοποιούν ότι έχει επίσης και πολύ χαμηλή διαλυτότητα, οπότε πρέπει να βρούμε τρόπους να τη μετατρέψουμε σε υδατοδιαλυτή μορφή και να την παραδώσουμε αποτελεσματικά».
Πιο αποτελεσματικός ο τρόπος χορήγησης της χημειοθεραπείας με τα σφαιρικά νουκλεϊκά οξέα
Για να δημιουργήσει έναν καλύτερο τρόπο χορήγησης της χημειοθεραπείας, ο Mirkin και η ομάδα του στράφηκαν στα σφαιρικά νουκλεϊνικά οξέα (SNAs). Εφευρεθέντα και αναπτυγμένα από τον Mirkin στο Northwestern University, τα SNAs είναι μικρές, στρογγυλές δομές που αποτελούνται από έναν νανοσωματιδιακό πυρήνα περιβαλλόμενο από ένα πυκνό περίβλημα DNA ή RNA. Σε προηγούμενες μελέτες, ο Mirkin ανακάλυψε ότι τα κύτταρα αναγνωρίζουν τα SNAs σαν να είναι «φυσικά» και τους επιτρέπουν να εισέλθουν. Σε αυτή τη νέα μελέτη, η ομάδα του σχεδίασε SNAs που είχαν το χημειοθεραπευτικό φάρμακο ενσωματωμένο απευθείας μέσα στις αλυσίδες του DNA.
«Τα περισσότερα κύτταρα διαθέτουν υποδοχείς καθαριστών στην επιφάνειά τους», εξήγησε ο Mirkin. «Αλλά τα μυελοειδή κύτταρα υπερεκφράζουν αυτούς τους υποδοχείς, οπότε διαθέτουν ακόμη περισσότερους. Αν αναγνωρίσουν ένα μόριο, τότε το απορροφούν μέσα στο κύτταρο. Αντί να αναγκάζονται να διαπεράσουν το κύτταρο, τα SNAs απορροφώνται φυσικά μέσω αυτών των υποδοχέων».
Όπως περίμεναν ο Mirkin και η ομάδα του, αυτή η νέα δομή άλλαξε εντελώς τον τρόπο με τον οποίο το 5-Fu αλληλεπιδρούσε με τα καρκινικά κύτταρα. Σε αντίθεση με την κλασική, μη δομημένη μορφή του φαρμάκου, η μορφή SNA αναγνωριζόταν και απορροφούνταν εύκολα από τα μυελοειδή κύτταρα. Μόλις εισέλθει, ένζυμα διασπούν το περίβλημα DNA και απελευθερώνουν τη χημειοθεραπεία, σκοτώνοντας το καρκινικό κύτταρο από μέσα.
Σε πειράματα με ποντίκια, η θεραπεία σχεδόν εξάλειψε τα κύτταρα λευχαιμίας στο αίμα και τη σπλήνα και αύξησε σημαντικά την επιβίωση. Επειδή τα SNAs στόχευαν ειδικά τα κύτταρα οξείας μυελογενούς λευχαιμίας (AML), οι υγιείς ιστοί έμειναν ανέπαφοι.
«Τα σημερινά χημειοθεραπευτικά φάρμακα σκοτώνουν ό,τι συναντούν», είπε ο Mirkin. «Έτσι σκοτώνουν μεν τα καρκινικά κύτταρα αλλά και πολλά υγιή κύτταρα. Η δική μας δομική νανοϊατρική στοχεύει κατά προτίμηση τα μυελοειδή κύτταρα. Αντί να κατακλύζουμε όλο το σώμα με χημειοθεραπεία, παραδίδουμε μια μεγαλύτερη, πιο στοχευμένη δόση ακριβώς εκεί που χρειάζεται». Στη συνέχεια, η ομάδα του Mirkin σχεδιάζει να δοκιμάσει αυτή την προσέγγιση σε μεγαλύτερο αριθμό μικρών ζωικών μοντέλων, κατόπιν σε μεγαλύτερα ζώα και τελικά σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους, μόλις εξασφαλιστεί η χρηματοδότηση.
Πηγές: SciTech Daily, ACS Publications, PMC, PMC, PMC, ACS Publications, Nature Chemistry, Royal Society of Chemistry Publishing, PubMed