Tumori koji putuju do pluća, ili metastaze u plućima, predstavljaju veliki izazov u oblasti lečenja raka. Konvencionalna hemoterapija često ne uspe jer je neefikasna. Ne cilja direktno na pluća niti se akumulira u dovoljno visokoj koncentraciji da ubije tumore.
Moje kolege i ja iz laboratorije Vang i istraživačke grupe Zhang na Univerzitetu u Kaliforniji u San Dijegu proveli smo proteklih pet godina razvijajući biohibridne mikrorobote, male predmete napravljene od prirodnih i sintetičkih materijala, koji se mogu koristiti u medicini.
U našem nedavno objavljenom istraživanju, napravili smo biohibridni mikrorobot zasnovan na zelenim mikroalgama koji može da isporuči hemoterapiju direktno u pluća i leči metastaze u plućima.
Sintetički mikroroboti su obično napravljeni od čvrstih metalnih ili polimernih struktura koje je teško proizvesti. Oni ne mogu da pristupe određenim organima i tkivima i mogu biti toksični za ljude.
Mikroalge prevazilaze ove brige. Kao prvo, mikroalge se mogu kretati autonomno koristeći dodatak nalik na dlake koji se zove flagele da se probijaju kroz organe kao što su pluća. Oni su manje toksični od drugih mikroorganizama. Takođe su jeftiniji i lakši za proizvodnju.
Naš biohibridni mikrorobot — nazvan alge-NP(DOKS)-robot — kombinuje mikroskopske, žive zelene mikroalge koje se obično koriste u farmaciji, Chlamidomonas reinhardtii, sa nanočesticama obloženim membranama crvenih krvnih zrnaca. Ćelijske membrane deluju kao prirodna „kamuflaža“ kako bi poboljšale biokompatibilnost mikrorobota i sprečile da ga napadne imuni sistem pacijenta. Unutar nanočestica nalazi se uobičajen tip hemoterapijskog leka koji se zove doksorubicin.
Testirali smo naše mikrorobote zasnovane na algama na miševima sa metastazama u plućima. Davanjem ovih mikrorobota zasnovanih na algama kroz traheju, mogli bismo da transportujemo lek direktno u pluća i minimiziramo neželjene efekte na druge organe. Jednom u plućima, naš mikrorobot baziran na algi mogao je da pliva i distribuira lek po plućnom tkivu. Takođe bi mogao da izbegne uništavanje imunih ćelija u plućima, omogućavajući da se lek postepeno oslobađa iz nanočestica.
U poređenju sa slobodnim lekovima i statičkim nanočesticama napunjenim lekovima koje ne mogu da se kreću same, naši biohibridni mikroroboti su se akumulirali u većim koncentracijama i duže su se zadržavali u plućima.
Efikasnijim isporukom hemoterapije obolelim plućnim tkivima, naši biohibridni mikroroboti značajno su poboljšali terapijske rezultate smanjivanjem tumora pluća i produženjem preživljavanja lečenih miševa. Miševi tretirani našim mikrorobotima baziranim na algama doživeli su 40% povećanje srednjeg vremena preživljavanja, produžavajući preživljavanje sa 27 na 37 dana.
Imunske ćelije na kraju razgrađuju mikrorobote na netoksične komponente i potpuno ih uklanjaju iz tela.
Naši nalazi pokazuju da biohibridni mikroroboti predstavljaju moćan pristup u isporuci lekova u pluća za lečenje plućnih bolesti.
Ranije smo koristili našu mikrorobotsku platformu zelenih mikroalgi za lečenje akutne upale pluća. Sada se fokusiramo na lečenje drugih izazovnih bolesti povezanih sa plućima, kao što su cistična fibroza i idiopatska plućna fibroza.
Takođe radimo na izgradnji načina da efikasnije i neinvazivno isporučimo naše biohibridne mikrorobote. Integrisanje dodatnih strategija kontrole pokreta kao što su magnetno navođenje ili ultrazvučno zarobljavanje moglo bi da poboljša akumulaciju leka na određenim ciljnim mestima u telu.
Proći će neko vreme pre nego što se naši biohibridni mikroroboti pojave u klinici. Ali generalno, kombinovanje živih mikroalgi sa nanočesticama obloženim ćelijskom membranom za isporuku lekova može pomoći u postavljanju temelja za bioinženjering tretmane raka.
