Radioaktywne nasiona znajdują zastosowanie w leczeniu i diagnostyce nowotworów
W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat naukowcy włożyli wiele wysiłku w zrozumienie przyczyn powstawania nowotworów oraz odkrywanie metod ich wczesnego wykrywania, które mogą poprawić wskaźniki przeżywalności, a nawet zwiększyć skuteczność leczenia. Nanotechnologia pozostaje obecnie jednym z najbardziej obiecujących sposobów diagnozowania i leczenia chorób. Materiały w nanoskali charakteryzują się wyjątkowymi właściwościami fizykochemicznymi, które pozwalają na ich skuteczne wykorzystanie w medycynie. Nadal jednak istnieją pewne ograniczenia utrudniające stosowanie nanonośników w leczeniu nowotworów. „Rozwój nanocząsteczek wiąże się z kilkoma wyzwaniami, takimi jak niska stabilność in vivo oraz precyzja dostarczania. Dochodzą do tego problemy dotyczące biokompatybilności i toksyczności”, mówi Gerard Tobías-Rossell, badacz z Instytutu Materiałoznawstwa w Barcelonie. W ramach projektu NEST, finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, naukowcy opracowali innowacyjne podejście na potrzeby ultraczułego obrazowania i dostarczania leków przy użyciu nanotechnologii. „Opracowana przez nasz zespół technologia opiera się na innowacyjnym uszczelnianiu nanocząstek po wzbogaceniu ich w radionuklidy na potrzeby obrazowania lub leczenia nowotworu”, wyjaśnia Tobías-Rossell. „Hermetyczne uszczelnienie zapewnia zamknięcie substancji czynnej, zwiększając w ten sposób precyzję i zmniejszając ryzyko wycieku i toksyczności ogólnoustrojowej”.
Tworzenie nanocząsteczkowych nasion z radionuklidami
Technologia ta opiera się na powłoce ochronnej otaczającej nanocząsteczki, która zapobiega gromadzeniu się radionuklidów w narządach, co może być szkodliwe dla pacjentów. Działanie radionuklidów jest ograniczone do guza nowotworowego po dostarczeniu ich na miejsce, co minimalizuje narażenie na promieniowanie zdrowych tkanek i ogranicza niepożądane skutki uboczne. „Zaletą stosowania nanocząsteczek zamiast leków w leczeniu nowotworów jest to, że ilość podawanych substancji jest radykalnie mniejsza - izotopy promieniotwórcze są bardzo skuteczne w zabijaniu komórek nowotworowych i wykorzystują efekt ognia krzyżowego”, dodaje Tobías-Rossell. W ramach projektu zespół wykorzystał klasyczny schemat rozwoju nanocząstek, optymalizując ich tworzenie, opracowując ich charakterystykę w laboratorium i przeprowadzając badania in vivo.
Projektowanie i synteza uniwersalnej nanocząsteczki
Najważniejszym osiągnięciem projektu było zaprojektowanie i opracowanie wysoce wszechstronnych, biokompatybilnych nanocząsteczek, które są w stanie przenosić duże ilości różnych leków oraz izotopów wykorzystywanych do obrazowania, jednocześnie zapobiegając ich wyciekowi do narządów innych niż docelowe. „Nie tylko udało nam się wykazać skuteczność ich pobierania przez komórki nowotworowe in vitro, ale także możliwość obserwacji za pomocą obrazowania in vivo. To oznacza możliwość wpływania na los biologiczny zastosowanych środków bez żadnych skutków ubocznych”, wyjaśnia Esperanza Medina Gutiérrez, biolożka i członkini zespołu NEST. Wszechstronność nanocząsteczek opracowanych w ramach projektu NEST pozwoliła również zespołowi dostarczyć lit do komórek nowotworowych w terapii neutronowej we współpracy z Uniwersytetem w Pawii. „Teoretycznie rzecz biorąc, lit wytwarza wytwarza radionuklidy o wyższym potencjale leczniczym w terapii neutronowej w porównaniu z konwencjonalnymi metodami, jednak dotychczas jego zastosowanie pozostawało słabo zbadane, ponieważ związki litu mają tendencję do rozpuszczania się w kontakcie z podłożami biologicznymi”, wyjaśnia Tobías-Rossell. W ramach projektu NEST zespół z powodzeniem zamknął sole litu w specjalnych nanocząsteczkach, torując drogę do dalszych badań nad możliwością wykorzystania litu w leczeniu nowotworów. „Nasze odkrycia pokazują możliwości wykorzystania nanocząsteczek jako niezawodnych nanoplatform dla leków lub substancji diagnostycznych, umożliwiających precyzyjne działanie w miejscu docelowym”, zauważa Tobías-Rossell.
Dalsze badania w celu wprowadzenia na rynek
Choć wyniki badań przeprowadzonych w ramach projektu NEST okazały się bardzo obiecujące, ich komercjalizacja będzie w dużym stopniu zależna od wyników trwających badań przedklinicznych i przyszłych badań klinicznych. Zespół prowadzi obecnie aktywną współpracę ze szpitalem Vall d'Hebron w Barcelonie, dzięki której usprawni syntezę nanocząsteczek, a także rekrutację pacjentów do potencjalnych badań klinicznych.
Słowa kluczowe
NEST, nanocząsteczka, radionuklid, nasiona, nowotwór, leczenie, synteza, wszechstronny