Η ΝΑΝΟΪΑΤΡΙΚΗ ΣΤΗ ΜΑΧΗ ΓΙΑ ΤΟΝ ΚΑΡΚΙΝΟ

maria-gazoulh2

Μαρία Γαζούλη, Επίκουρη Καθηγήτρια Μοριακής Βιολογίας

Η Nανοϊατρική αφορά τη χρήση υλικών στη νανοκλίμακα, κατασκευασμένα για να χρησιμοποιηθούν σε ιατρικές εφαρμογές. Ο τομέας της Νανοϊατρικής  μπορούμε να πούμε ότι αποτελείται από 2 κύριες κατηγορίες: (α) αυτή που σχετίζεται με τις θεραπευτικές προσεγγίσεις και περιλαμβάνει νανοφάρμακα, βιολογικά προϊόντα που προορίζονται για την άμεση αντιμετώπιση ενός ιατρικού προβλήματος και θεραγνωστικά (συνδυασμός απεικόνισης και θεραπείας). Οι κύριες εφαρμογές αυτής της κατηγορίας αφορούν τη θεραπεία για τον καρκίνο, μολυσματικές ασθένειες, καρδιοαγγειακές διαταραχές, φλεγμονώδεις/ανοσοποιητικές διαταραχές, και άλλα. Και (β) στα ιατρικά προϊόντα που αφορούν συσκευές για ιn vitroαναλύσεις (νανοαισθητήρες), in vitro και in vivo απεικόνιση, συσκευές της αναγεννητικής ιατρικής όπως νανοϊκριώματα οστών και δοντιών, συστήματα απελευθέρωσης φαρμάκων, ιστική αναγέννηση και αλλά κυρίως για καρδιοαγγειακές, ορθοπεδικές, νευρο-εκφυλιστικές εφαρμογές καθώς και για το διαβήτη και τον καρκίνο, όπως επίσης και οι ιατρικοί επίδεσμοι, για τη θεραπεία του καρκίνου, και χειρουργικά νανοεργαλεία.

Οσον αφορά τη θεραπεία του καρκίνου η νανοϊατρική είναι ήδη μια πραγματικότητα που παρέχει ένα ευρύ φάσμα νέων εργαλείων και δυνατοτήτων, που συμβάλλουν στη βελτιωμένη απεικόνιση των όγκων, και την αποδοτικότερη και στοχευμένη θεραπεία σε σχέση με τις παραδοσιακές προσεγγίσεις που χρησιμοποιούνται σήμερα. Η συμβολή της νανοϊατρικής στη μάχη για τον καρκίνο εστιάζεται στους παρακάτω κυρίως τομείς:

Νανοϊατρική για έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου:
Οι καρκινικοί βιοδείκτες (cancer biomarkers) είναι βιομόρια που παράγονται από τα καρκινικά κύτταρα, διασπείρονται στην κυκλοφορία και χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανίχνευση του καρκίνου. Ωστόσο παράγονται σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις που είναι δύσκολο να ανιχνευτούν αποτελεσματικά στα αρχικά στάδια του καρκίνου. Εντούτοις η στοχευμένη χορήγηση ειδικών νανοσωματιδίων στον όγκο μπορεί να προκαλέσει μια τοπική αλληλεπίδραση με τα καρκινικά κύτταρα και να τα αναγκάσει να αυξήσουν σημαντικά την παραγωγή αυτών των βιοδεικτών. Ετσι η ανίχνευση των βιοδεικτών γίνεται πολύ ευκολότερη και μπορεί να παρέχει μια πιο έγκαιρη διάγνωση στους γιατρούς από ότι οι βιοψίες. Η έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου επιτρέπει έγκαιρη αντιμετώπιση και λιγότερο φορτικές θεραπείες, που αυξάνουν τις πιθανότητες της αποκατάστασης. Επιπρόσθετα, πολλές κατηγορίες νανοσωματιδίων έχουν την ικανότητα να μπορούν να προσδεθούν με οργανικά μόρια όπως DNA και πρωτεΐνες, δημιουργώντας ένα φάσμα βιολογικά συμβατών βιοαισθητήρων υψηλής ακρίβειας. Η ικανότητα εντοπισμού μικροποσοτήτων από αυτά τα υλικά μπορεί να μειώσει σημαντικά το ελάχιστο όριο ανίχνευσης των διαγνωστικών μεθόδων στις οποίες ενσωματώνονται, και να επιτρέψει την άμεση ανίχνευση καρκινικών κυττάρων χωρίς την ανάγκη μοριακής τους ενίσχυσης. Σήμερα έχουν ήδη αναπτυχθεί νανοανιχνευτές για την ανίχνευση κυκλοφορούντων καρκινικών κυττάρων και την έγκαιρη διάγνωση των μεταστάσεων.

Νανοϊατρική για την ακριβή απεικόνιση του καρκίνου:
Τα νανοσωματίδια του οξείδιου του σιδήρου (ion oxide) έχουν εισαχθεί στην κλινική πράξη και αποτελούν χρήσιμα εργαλεία για την απεικόνιση του καρκίνου επειδή έχουν κατασκευαστεί στη «νανο» μικροκλίμακα με ένα συγκεκριμένο επίστρωμα, ώστε να δεσμεύονται ιδιαίτερα καλά στους όγκους. Οι μαγνητικές τους ιδιότητες τα κάνουν κατάλληλα μέσα απεικόνισης στις μαγνητικές τομογραφίες (MRI-scans) ενώ το μέγεθος και η συγκέντρωσή τους στον όγκο επιτρέπουν πολύ υψηλή ανάλυση και ακριβή χαρτογράφηση της πάσχουσας περιοχής. Τέτοια νανοσωματίδια έχουν πάρει έγκριση και χρησιμοποιούνται στην κλινική πράξη στην Αμερική και την Ευρώπη (Resovist, Feridex, Endorem). Επιπρόσθετα, οι μοντέρνοι νανοανιχνευτές δίνουν τη δυνατότητα της σε πραγματικό χρόνο απεικονιστικά κατευθυνόμενης εντόπισης (real-time image-guided localization) κακοηθειών, και αποτελούν χρήσιμο εργαλείο στους χειρουργούς για την εντόπιση των χειρουργικών ορίων και όλων των πάσχουσων περιοχών με εξαιρετική ακρίβεια. Επιτρέπουν την καθοδήγηση της εικόνας του χειρουργού σε πραγματικό χρόνο. Οι περισσότερες από τις επεμβατικές κλινικές διαδικασίες σήμερα εξαρτώνται κυρίως από την ανθρώπινη οπτική αντίληψη, και σε μικρότερο βαθμό, βασίζονται σε διεγχειρητικές διαγνωστικές διαδικασίες και μια τέτοια συμβολή της νανοϊατρικής είναι εξαιρετικά σημαντική.

Νανοϊατρική για τη θεραπεία του καρκίνου και τη χορήγηση φαρμάκων:
Όσον αφορά στη θεραπεία, η νανοϊατρική είναι στην πρώτη γραμμή της στοχευμένης χορήγησης φαρμάκων και της εγγενούς θεραπείας. Για παράδειγμα, κατάλληλα νανοσωματίδια μπορούν να εγχυθούν στον όγκο και στη συνέχεια να ενεργοποιηθούν από μαγνητικά πεδία, είτε ακτίνες X, είτε με φως ώστε να παραχθεί θερμότητα που δύναται να καταστρέψει στοχευμένα μόνο τα καρκινικά κύτταρα τοπικά, κι όχι τους υγιείς ιστούς. Εν τω μεταξύ η σύνδεση των ήδη υπαρχόντων φαρμάκων ή διαφόρων βιολογικών μορίων (γονιδίων, αντισωμάτων) με νανοσωματίδια επιτρέπει την εντοπισμένη χορήγηση των χημειοθεραπευτικών μειώνοντας σημαντικά την ποσότητα φαρμάκων που διαχέεται στην κυκλοφορία και απορροφώνται από άλλους ιστούς και μειώνοντας και τις παρενέργειες στους υγιείς ιστούς. Εν τω μεταξύ η σύνδεση των ήδη υπαρχόντων φαρμάκων ή διαφόρων βιολογικών μορίων (γονιδίων, αντισωμάτων) με νανοσωματίδια επιτρέπει την εντοπισμένη χορήγηση των χημειοθεραπευτικών μειώνοντας σημαντικά την ποσότητα φαρμάκων που διαχέεται στην κυκλοφορία και απορροφώνται από άλλους ιστούς, μειώνοντας και τις παρενέργειες στους υγιείς ιστούς. Ο συνδυασμός των δύο παραπάνω τρόπων δράσης έχει επιτευχθεί με νανοραβδία χρυσού που φέρουν τα χημειοθεραπευτικά και διεγείρονται τοπικά στον όγκο από υπέρυθρο φως. Η προκληθείσα θερμότητα απελευθερώνει το τοποθετημένο σε κάψα φάρμακο και βοηθά τα καρκινικά κύτταρα, με συνέπεια μια συνδυασμένη επίδραση της στοχευμένης χορήγησης και της εγγενούς θεραπείας. Ετσι τα νανοσωματίδια μπορούν να αποτελέσουν ειδικούς φορείς στοχευμένης μεταφοράς φαρμάκων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, με την προσάρτηση των νανοσωματιδίων σε ένα υπάρχον φάρμακο, οι ερευνητές μπορούν όχι μόνο να είναι σε θέση να μειώνουν την τοξικότητά του, αλλά επίσης να δουν σημαντικά κέρδη ως προς το προσδόκιμο ζωής για τους ασθενείς. Σήμερα έχουν εγκριθεί από το FDA νανοφάρμακα για τη θεραπεία του καρκίνου όπως είναι τα Doxil για τον καρκίνο των ωοθηκών και το Abraxane για το μεταστατικό καρκίνο του μαστού.

Μια επίσης συμβολή της νανοϊατρικής στη θεραπεία του καρκίνου είναι η ανάπτυξη των θεραγωστικών νανοσωματιδίων, νανοσωματιδίων που συνδυάζουν την απεικόνιση με τη θεραπεία. Τα θεραγνωστικά νανοσωματίδια μπορούν να στοχεύουν και να συσσωρεύονται στους ιστούς που μας ενδιαφέρουν και να δρουν εξατομικευμένα ως προς τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της πάθησης του ασθενούς. Από την στιγμή που θα βρεθούν στον μοριακό στόχο, τα νανοθεραγνωστικά ενεργοποιούνται και καταστρέφουν επιλεκτικά τον κακρινικό ιστό ενώ ελαχιστοποιούν τις όποιες παρενέργειες και τις βλάβες στον υγιή ιστό, κάτι που συχνά συμβαίνει με τα παραδοσιακά θεραπευτικά. Η παρακολούθηση μπορεί να παραταθεί κατά την διάρκεια της θεραπείας για επιπρόσθετη εξατομίκευση της θεραπείας.

Συνεπώς, η νανοθεραγνωστική διαδραματίζει ένα σημαντικό ρόλο στην αντιμετώπιση των προκλήσεων της ιατρικής για παθήσεις όπως ο καρκίνος. Πιθανά οφέλη της νανοθεραγνωστικής περιλαμβάνουν, χωρίς να περιορίζονται σε αυτά, (α) εκτίμηση της βιο-κατανομής και συγκέντρωσης του φαρμάκου στην στοχευμένη περιοχή, (β) οπτική αντίληψη της απελευθέρωσης του φαρμάκου από ένα δεδομένο νανο-μεταφορέα και (γ) παρακολούθηση του θεραπευτικού αποτελέσματος σε πραγματικό χρόνο. Η νανοϊατρική λοιπόν μπορεί να συμβάλλει στη βελτίωση των θεραπευτικών προσεγγίσεων σε ασθένειες με μεγάλη ετερογένεια όπως ο καρκίνος.

Πηγή: indeepanalysis.gr