Autor: Aleksandra Skubis
Nanotechnologia jest prężnie rozwijającą się młodą interdyscyplinarną dziedziną nauki, zyskującą w ostatnim czasie duże znaczenie. Spowodowane jest to przede wszystkim coraz większymi sukcesami w dziedzinie nanodiagnostyki oraz nanomedycyny. Najistotniejsze doniesienia związane są z walką z nowotworami. Podyktowane jest to wciąż wzrastającymi statystykami dotyczącymi zachorowalności na różne typy nowotworów. Podają one że z roku na rok na nowotwór będzie umierać coraz więcej osób. Pomimo rozwoju medycyny wciąż brak jest w pełni skutecznej i precyzyjnej terapii przeciwnowotworowej. Dlatego też nanomedycyna może być furtką otwierającą drogę do nowego sposobu leczenia. Najważniejszym celem obecnej terapii przeciwnowotworowej jest większa zdolność do panowania nad farmakokinetyką oraz farmakodynamiką podawanych leków. Istotne jest dobranie odpowiedniej dawki leku, uszkadzającej komórki nowotworowe bez niszczenia zdrowych komórek, jak również precyzyjność dostarczenia substancji leczniczej do guza. Dodatkowym celem jest zapobieganie coraz częstszej lekooporności komórek nowotworowych na standardowe leczenie. Stąd też metody walki z rakiem przy użyciu nanotechnologii obejmują różne kierunki badań [1,3].
Nanodiagnostyka
Dział nanomedycyny jakim jest diagnostyka w ciągu ostatnich kilkunastu lat wykazał największy postęp. Najczęściej nanocząstki stosuje się jako znaczniki pozwalające na wykrycie komórek nowotworowych już we wczesnym etapie rozwoju raka. Tym samym daje to możliwość wczesnego rozpoczęcia terapii i prawie stuprocentowego wyleczenia. Działanie polega przede wszystkim na wykorzystaniu nanocząstek magnetycznych, wyznakowanych przeciwciałami, elementów pełniących rolę wskaźnika. Dodatkowo prowadzone są badania na biomateriałach węglowych obejmujące zastosowanie biosensorów. Mogą one służyć wykrywaniu substancji markerowych w krwi chorego. Zawierają w swojej budowie między innymi antygeny, przeciwciała, a także detektory wrażliwe na polaryzację lub fluorescencję [4].
Nośnik leku
Nanoonkologia związana jest najsilniej z biomateriałami uczestniczącymi w przenoszeniu chemioterapeutyków. Nanocząstki są to zwykle polisacharydy lub lipidy o krótkim okresie półtrwania, co jest jedną z wad tych systemów. Dodatkowo organizm reaguje na każde zmiany z zewnątrz, więc obecność „ciał obcych” prowadzi do ich eliminacji na drodze działania komórek żernych układu immunologicznego. Wobec tego najnowsze metody obejmują nanocząstki z jak najmocniej wyeleminowanymi tymi wadami. Wprowadzenie systemów dostarczania leków zamiast standardowej chemioterapii zabiegałoby uszkodzeniom zdrowych komórek, a ty samym ułatwiałoby regenerację organizmu. Często szkody wyrządzane przez cytostatyki są na tyle silne, że organizm obciążony nowotworem nie jest w stanie prawidłowo funkcjonować.
Najistotniejszymi cechami idealnych nanocząstek jako nośników leku jest dostosowanie odpowiednich ligandów specyficznych dla komórek nowotworowych umożliwiających celowane dostarczenie leku. Zabezpieczenie między innymi przeciwciałami monoklonalnymi lub fragmentami przeciwciał przed silną reakcją układu odpornościowego oraz budowa umożliwiająca łatwą endocytozę do wnętrza komórki nowotworowej stanowią istotne ich zalety.
Wzrost efektywności działania cytostatyków przy zastosowaniu nanocząstek uzyskano już także w Polsce. Profesor Tomasz Ciach naukowiec Politechniki Warszawskiej uzyskał nanocząstkę przenoszącą cytostatyk do miejsca zajmowanego przez komórki rakowe bez uszkodzenia zdrowych komórek w organizmie. Mikrokapsułka wielkością przypomina wirusy, nie jest eliminowana przez układ odpornościowy ze względu na uwodnioną polisacharydową otoczkę oraz łatwo dociera do komórek nowotworowych poprzez wysokie stężenia glukozy. To właśnie dzięki glukozie komórki nowotworowe rozwijają się i to ona jest ich głównym „pożywieniem”. Kapsułka w swoim wnętrzu zawiera lek, który przenoszony bezpośrednio do komórek rakowych nie oddziałuje negatywnie na komórki zdrowe. Dowiedziono że w przypadku zastosowania nanocząsteczek z doksorubyciną tzw. Nanodoxo, najpopularniejszym obecnie cytostatykiem stosowanym bardzo często w leczeniu m.in. raka piersi, stężenie leku w komórkach było kilkunastokrotnie wyższe niż podczas standardowej chemioterapii [5]. Prowadzone badania obejmują miedzy innymi nanocząstki krzemowe oraz kobaltowe głównie z doksorubicyną, ale również z topotecanem czy winkrystyną oraz liposomy z paklitaxselem bądź nanorurki węglowe z karboplatyną [4]. Prócz typowych cytostatyków możliwe byłoby również dostarczanie do miejsca guza substancji antyangiogennych, uniemożliwiających tworzenie naczyń krwionośnych guza, a tym samym tworzenie przerzutów[2,6].
Zauważono również możliwość zastosowania wirusów jako nanocząstek służących do przenoszenia leków. Dzięki swojej budowie w naturalny dla siebie sposób mają możliwość przenikania barier organizmu i dodatkowo ze względu na prostą budową mogą w swoim wnętrzu przenosić różne pro leki [6].
Terapia genowa
Oprócz zastosowania nanocząstek jako przenośników leków zaobserwowano możliwość połączenia badań dotyczących siRNA, oligonukleotydów antysensownych oraz nanotechnologii. Krótkie dwuniciowe interferujące RNA służą do wyciszania ekspresji genów, ale wciąż dużym problemem jest ich dostarczenie do organizmu bez zniszczenia przez układ odpornościowy. W tym wypadku również pomocne mogłoby być wykorzystanie nanonośników [3,6].
Przyszłość nanomedycyny związana jest w największym stopniu z możliwościami dotyczącymi wyeliminowania efektów tradycyjnej terapii oraz celowanym leczeniem nowotworu na poziomie molekularnym. Nanoonkogia wraz z nowoczesną diagnostyką oraz terapią personalizowaną mogą być szansą dla chorych na nowotwory i tworząc wspólnie medycynę przyszłości [1,6].
Literatura:
1. Shiekh F. A. Personalizednanomedicine: futuremedicine for cancertreatment. Int J Nanomedicine. 2013; 8: 201–202.
2. Zhou H.,. Hu G. Synergistic effect of antiangiogenicnanotherapy combined with methotrexate in the treatment of experimental inflammatory arthritis. Nanomedicine (Lond). Sep 2010; 5(7): 1065–1074.
3. Kornakiewicz A. Przełamywanie lekooporności w nowotworach – najnowsze doniesienia; podejście kompleksowe do nowoczesnej terapii kombinowanej – aspekty molekularne, kliniczne i ewolucyjne.mNowe trendy w naukach przyrodniczych” tom IV, 2013.
4. Wiśniewski M., Rossochacka P., Werengowska-Ciećwierz K. i wsp. Medyczne aspekty nanostrukturalnych materiałów węglowych. Inżynieria i Ochrona Środowiska 2013, t. 16, nr 2, s. 255-261.
5. http://laboratoria.net/aktualnosci/21292.html
6. Jabir N. R., Tabrez S., Ashraf G. Md. i wsp. Nanotechnology-basedapproaches in anticancerresearch. Int J Nanomedicine. 2012;7:4391-408.
