Hemoterapija je glavni oslonac u lečenju raka. Iako je efikasna, ova terapija neselektivno ubija ćelije koje se brzo dele – kancerogene ili druge – tako da pacijenti često doživljavaju ozbiljne neželjene efekte, što na kraju ograničava njenu korisnost.
Ali šta ako postoji način da se neaktivni hemoterapeutik primeni po celom telu i „uključi“ lek unutar tumora? Ova strategija bi mogla ograničiti neželjene efekte dok bi potencijalno omogućila veće doze (i efikasnije) tretmane.
Unesite nanozime. Ovi veštački enzimi, sastavljeni od nanomaterijala, mogu da sprovedu unapred određene hemijske reakcije, kao što je pretvaranje inertnog leka (ili proleka) u njegov funkcionalni oblik. Ako se ubrizgaju u tumor i izlože proleku, nanozimi bi mogli da postanu lokalizovane „fabrike lekova“, selektivno aktivirajući lek protiv raka unutar tumora, a minimizirajući oštećenje zdravih tkiva.
Bioinženjeri i hemičari sa Univerziteta Masačusets Amherst (UMass Amherst) razvili su nanozim koji može pretvoriti neaktivni oblik fluorouracila, najčešće korišćenog hemoterapeutika, u njegov aktivni oblik. Kada se procenjuje na mišjem modelu raka dojke, njihov tretman bi mogao da smanji tumore jednako efikasno kao standardna hemoterapija fluorouracilom sa značajno manjim oštećenjem jetre.
Povećanjem hemoterapeutskih doza na mestu tumora, a ne u celom telu, ova strategija bi potencijalno mogla da pruži jednaku terapijsku korist kao standardna hemoterapija sa značajno manjom toksičnošću. Rezultati ove metode su nedavno objavljeni u Journal of Controlled Release.
„Razvoj ciljanih, bezbednijih terapija za lečenje raka uvek će biti glavni prioritet na terenu“, objasnila je dr Luisa Rasel, programska direktorka u Odeljenju za nauku i tehnologiju otkrića na NIBIB-u. „Ovo istraživanje pokazuje način da se postojeća hemoterapija učini manje toksičnom bez žrtvovanja efikasnosti u pretkliničkom modelu raka dojke. Posebno, ova tehnika bi se potencijalno mogla primeniti na druge vrste lekova, otvarajući put ciljanim tretmanima za niz različitih stanja .“
Evo kako su dizajnirani nanozimi: ultramale nanočestice zlata su gusto obložene pozitivno naelektrisanim molekulima, što ih čini snažno privučenim površinama ćelija (koje su negativno naelektrisane). Zatim se u unutrašnjost nanočestica dodaje metalni katalizator — u ovom slučaju paladijum.
Paladijum pokreće aktivnost nanozima i može da izvrši bio-ortogonalnu katalizu (reakcije koje se prirodno ne dešavaju u našim telima). Konkretno, paladijum može ukloniti molekule zvane propargil grupe, koje se mogu dodati lekovima da blokiraju njihovu aktivnost.
„Metalni katalizatori, poput paladijuma, pojavljuju se kao novi način za selektivno aktiviranje prolekova u biološkim sistemima“, rekao je viši autor studije Vincent Rotello, dr., profesor hemije na UMass Amherst.
„Inkapsuliranjem paladijuma u naše ultramale, pozitivno naelektrisane nanočestice, možemo elektrostatički ‘velkro’ nanozime na tumorsko tkivo, učvršćujući katalizator na mestu,“ objasnio je on. Kada se doda prolek, on putuje kroz telo, ali se aktivira unutar tumora, poboljšavajući terapeutsku efikasnost, a istovremeno smanjujući efekte van cilja, dodao je on.
Njihov tretman kombinuje nanozime ispunjene paladijumom sa profluorouracilom (verzijom leka koja je označena propargil grupom). Nakon što se nanozimi ubrizgaju direktno u tumore, miševima se sistemski daje profluorouracil (tako da lek cirkuliše po celom telu). Kada lek putuje do tumora, nanozimi odvajaju propargil grupu, aktivirajući hemoterapeutik koji zatim ubija okolne ćelije.
Istraživači su uporedili njihov tretman nanozimima sa standardnim fluorouracilom kod miševa sa tumorima dojke. Dok su oba tretmana značajno smanjila tumore, miševi kojima je dat standardni fluorouracil doživeli su značajno više oštećenja jetre (što je najčešći neželjeni efekat hemoterapije zasnovane na fluorouracilu).
„Naši nanozimi punjeni paladijumom bi potencijalno mogli da se koriste sa bilo kojim lekom ili jedinjenjem čija se aktivnost može blokirati dodavanjem propargil grupe“, rekao je Rotelo. „Mi proizvodimo hemoterapeutike, antimikrobne i antiinflamatorne lekove koristeći ovu strategiju.“ Takođe je primetio da se u nanozime mogu dodati drugi metalni katalizatori (koji bi mogli da izvode različite bio-ortogonalne reakcije koje aktiviraju dodatne prolekove).
„Iako će našoj strategiji biti potrebno fino podešavanje pre nego što se može proceniti kod ljudi, verujem da bi isporuka lekova uz pomoć nanozima mogla biti potencijalna promena igre za ciljane, bezbednije tretmane.“
