نقش فناوری نانوذرات در درمان تومور
مجله علمی ایلیاد - گروهی از محققین دانشگاه MIT راهی یافتهاند که طی آن سلولهای تومورهای سرطانی، به درمانهای معمولی سرطان، بهتر پاسخ میدهند. این راه با پوشاندن این سلولها با نانوذرات، قبل از تزریق دارو امکانپذیر است. با متصل کردن صدها ذرهی ریز توسط نیروهای مکانیکی بر روی سطح سلول تومور، سلولها در برابر حمله توسط داروهایی که باعث تحریک سلول سرطانی برای خودکشی میشود، آسیبپذیرتر میشوند. بهنظر میرسد ذرات ریز به هم متصل شده در اطراف سلول، نیروهای وارد شده بر سلول را در زمان عبور خون، بیشتر میکنند و باعث میشوند احتمال مرگ سلول بالاتر رود.
«مایکل میچل»، دانشجوی فوق دکترای دانشگاه MIT در زمینهی تحقیقات سرطان و نویسندهی اصلی مقالهی این تحقیق میگوید: «وقتی که ذرات خیلی زیادی را به غشای سلولها وصل میکنید و آنها را معرض نیروهایی مانند نیروهایی که در بدن انسان وجود دارند، مانند جریان خون، قرار میدهید، درمانها کاراتر خواهند شد. این راهی است که میتوان به کمک آن نیروهای وارد شده بر سلولها را با استفاده از مواد پلیمری افزایش داد.» با آزمایشات انجام شده بر روی موشها، محققین دریافتند که القای خودکشی در سلولهای سرطانی توسط داروها، با استفاده از نانوذرات متصل شده، ۵۰ درصد مؤثرتر بوده است و این ترکیبات باعث شدهاند که ۹۰درصد از سلولهای تومور سرطانی در موش از بین برود.
«رابرت لانگر»، پروفسور مؤسسهی دیویدکوچ در دانشگاه MIT، نویسندهی دیگر این مقاله بوده است. این مقاله در تاریخ ۲۰ مارس در مجلهی Nature Communications به چاپ رسیده است.
بالا بردن مرگ سلول
علاوه بر مطالعهی مشخصات ژنتیکی و بیوشیمیایی غیرعادی تومورها، مهندسین و دانشمندان در سالهای اخیر بر روی تأثیر خصوصیات فیزیکی تومورها بر روی پیشرفت بیماری، تحقیقات زیادی انجام دادهاند. تومورهای جامد از نیروهای فیزیکی، مانند افزایش صلبیت جریان خون، استفاده میکنند تا طول عمر و رشد خود را بالا ببرند. نیروهای اعمال شده در اثر جریان خون و سیالات دیگر در بافتهای نرم بر روی رفتار سرطان و دیگر سلولهای میزبان آن تأثیرگذار است.
در تحقیقات جدید انجام شده، محققین دانشگاه MIT بررسی کردهاند که ببینند آیا نیروهای فیزیکی مانند نیروهای اعمال شده توسط جریان خون، ممکن است بر روی پاسخ تومورها به درمانهای دارویی تأثیرگذار باشند یا خیر؟ آنها بر روی یک داروی آزمایشی به نام «TRAIL» تمرکز کردهاند که نوعی پروتئین است و بر روی سلولهای مختلف سیستم ایمنی اثرگذار است. این دارو یکی از اعضای خانوادهی فاکتورهای فساد تومورها است که به گیرندههای مرگ بر روی غشای سلولها وصل میشود و سیگنالی به آنها ارسال میکند که آنها را برای مرگ تحریک میکند و یا آنها را برای مُردن برنامهریزی میکند.
آزمایشهای اولیه نشان داد، سلولهای تومور بعد از اینکه در معرض نیروهای برشیِ وارد شده از طرف سیالات موجود در بدن، قرار میگیرند، در برابر داروها آسیبپذیرتر هستند. میچل میگوید: «تحت اثر نیروی وارده از طرف جریان سیالات، در حضور درمانهای دارویی تعداد بیشتری از سلولهای تومور شروع به مردن کردند.»
چنین موضوعاتی باعث شد تا دانشمندان این نظریه را ارائه دهند که اگر سلولها تحت تأثیر نیروهای بیشتر قرار گیرند، ممکن است آسیبپذیرتر نیز باشند. یکی از راههای انجام این کار، چسباندن ذرات ریز به سطح سلولها است؛ مانند توپهایی که بر روی یک ریسمان بسته شده باشند، ذراتی که به یکدیگر متصل هستند با وجود نیروهای اعمالی از جریان سیالات، باعث تخریب سطح سلولهای سرطانی میشوند و آنها را در برابر سیگنالهای مرگ ارسال شده توسط داروها آسیبپذیرتر میکنند.
ذراتی که میتوان آنها را درون جریان خون تزریق کرد، از پلیمر قابل تجزیهای به نام «PLGA» ساخته شدهاند. این ذرات دارای پوششی از پلیمری دیگر به نام «PEG» هستند. این پلیمر با یک لیگاند یا آنتیبادی مختص پروتئین موجود بر روی سطح سلولهای تومور، علامتگذاری شده است که باعث میشود بتوانند بر روی سطح سلول تومور، به یکدیگر متصل شوند.
در آزمایشهای انجام شده بر روی موشها، محققین دریافتند که چسباندن نانوذرات بر روی سلولهای تومور و سپس درمان کردن آنها با داروی TRAIL، سلولهای تومور را در جریان خون میکشد و پیشروی تومورهای جامد را در موشها کاهش میدهد. محققین ذراتی از اندازهی ۱۰۰ نانومتر تا ۱ میکرومتر را آزمایش کردند و دریافتند که کار با ذرات بزرگتر، کارایی بالاتری دارد. همچنین اگر تعداد بیشتری ذره روی سطح سلول به یکدیگر متصل شده باشند، احتمال مرگ سلول بالاتر میرود.
محققین اشاره میکنند که تأثیر این نوع درمان مختص سلولهای تومور است و باعث تحریک سلولهای سالم برای انجام خودکشی نمیشود. «مایکل کینگ»، عضو تیم محققین و پروفسور مهندسی داروهای زیستی در دانشگاه کرنل، توضیح میدهد: «این روش خیلی خلاقانه است. من جای دیگری مطالعهای بر روی استفاده از ذرات چسبانده شده به سطح سلولها برای افزایش مکانیکی حساسیت به داروها ندیدهام.» کینگ همچنین اضافه میکند که ممکن است این روش برای داروهای دیگر نیز کاربرد داشته باشد.
فعل و انفعالات اجباری
محققین اعتقاد دارند که ذرات چسبانده شده، تأثیر داروی TRAIL را با فشرده کردن پوشش مولکولهایی که معمولاً اطراف سلولهای تومور را گرفتهاند، افزایش میدهند و باعث میشوند دارو به آسانی با گیرندههای موجود در سطح سلول تومور که باز کنندهی مسیر مرگ آنها هستند، فعل و انفعالات لازم را انجام دهد. میچل میگوید: «وقتی سلولها را در معرض نیروها و سپس ذرات را بر روی این سلولها قرار میدهید، این ذرات مولکولهای روی سطوح را هموار میکنند و باعث میشوند گیرندهها در ارتباط بهتری با داروی TRAIL قرار گیرند و القای مرگ به سلولهای تومور راحتتر شود.»
گروه محققین MIT در حال مطالعه برای بررسی امکان استفاده از این روش در ترکیب با داروهای دیگر برای تحریک پاسخ سیستم ایمنی، مانند داروهای القاکنندهی «طوفان سایتوکین» که باعث تجمع تعداد زیادی سلول سیستم ایمنی بدن در یک نقطه و نابودی تومور میشوند، هستند. میچل میگوید: «ما بسیار علاقمند به استفاده از دو روش به صورت ترکیبی هستیم، بهطوری که بتوانیم همزمان سلولهای تومور را با استفاده از تعداد خیلی زیادی سلول سیستم ایمنی بدن، مورد حمله قرار دهیم و سپس از نیروهای فیزیکی بهعنوان روش جدیدی برای کشتن آنها استفاده کنیم.»
نوشته: آن ترافتون
ترجمه: امید محمدی - مجله علمی ایلیاد