Η ελπίδα της νανοϊατρικής στην μάχη κατά του καρκίνου
H νανοϊατρική στη μάχηγια τον καρκίνο
Της ΜαρίαςΓαζούλη, Επικουρης Καθηγήτριας Μοριακής Βιολογίας, στην Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ
Η Nανοϊατρική αφορά τη χρήση υλικών στηνανοκλίμακα, κατασκευασμένα για να χρησιμοποιηθούν σε ιατρικές εφαρμογές. Οτομέας Νανοϊατρικής μπορούμε να πούμεότι αποτελείται από 2 κύριες κατηγορίες: (α) σε αυτή που σχετίζεται με τιςθεραπευτικές προσεγγίσεις που περιλαμβάνει νανοφάρμακα, βιολογικά προϊόντα που
προορίζονται για την άμεση αντιμετώπιση ενός ιατρικού προβλήματος και ταθεραγνωστικά (συνδυασμός απεικόνισης και θεραπείας).
Οι κύριες εφαρμογές αυτήςτης κατηγορίας αφορούν τη θεραπεία του καρκίνου, μολυσματικών ασθενειών,καρδιοαγγειακές διαταραχές, φλεγμονώδεις/ανοσοποιητικές διαταραχές, και άλλα;
Και(β) στα ιατρικά προϊόντα που αφορούν συσκευές για ιn vitro αναλύσεις (νανοαισθητήρες), in vitroκαι in vivo απεικόνιση, συσκευές τηςαναγεννητικής ιατρικής όπως νανοϊκριώματα οστών και δοντιών, συστήματααπελευθέρωσης φαρμάκων, ιστική αναγέννηση και αλλά κυρίως για καρδιοαγγειακές,ορθοπεδικές, νευρο-εκφυλιστικές εφαρμογές καθώς για τον διαβήτη και τονκαρκίνο, όπως επίσης και οι ιατρικοί επίδεσμοι, για τη θεραπεία του καρκίνου,και χειρουργικά νανοεργαλεία.
Οσον αφορά τη θεραπείατου καρκίνου η νανοϊατρική είναι ήδη μια πραγματικότητα που παρέχει ένα ευρύφάσμα νέων εργαλείων και δυνατοτήτων, που συμβάλλουν στη βελτιωμένη απεικόνιση τωνόγκων, και την αποδοτικότερη και στοχευμένη θεραπεία σε σχέση με τιςπαραδοσιακές προσεγγίσεις που χρησιμοποιούνται σήμερα. Η συμβολή τηςνανοϊατρικής στη μάχη για τον καρκίνοεστιάζεται στους παρακάτω κυρίως τομείς:
- Νανοϊατρικήγια έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου: Οι καρκινικοίβιοδείκτες (cancer biomarkers)είναι βιομόρια που παράγονται από τα καρκινικά κύτταρα, διασπείρονται στηνκυκλοφορία και χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανίχνευση του καρκίνου. Ωστόσοπαράγονται σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις που είναι δύσκολο να ανιχνευτούναποτελεσματικά στα αρχικά στάδια του καρκίνου. Εντούτοις η στοχευμένη χορήγησηειδικών νανοσωματιδίων στον όγκο μπορεί να προκαλέσει μια τοπική αλληλεπίδρασημε τα καρκινικά κύτταρα και να τα αναγκάσει για να αυξήσουν σημαντικά τηνπαραγωγή αυτών των βιοδεικτών. Ετσι η ανίχνευση των βιοδεικτών γίνεται πολύευκολότερη και μπορεί να παρέχει μια πιο έγκαιρη διάγνωση στους γιατρούς από ότιοι βιοψίες. Η έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου επιτρέπει έγκαιρη και λιγότερο φορτικέςθεραπείες, που αυξάνουν τις πιθανότητες της αποκατάστασης. Επιπρόσθετα, πολλέςκατηγορίες νανοσωματιδίων έχουν την ικανότητα να μπορούν να προσδεθούν μεοργανικά μόρια όπως DNA και πρωτεΐνες, δημιουργώντας ένα φάσμα βιολογικάσυμβατών βιοαισθητήρων υψηλής ακρίβειας. Η ικανότητα εντοπισμού μικροποσοτήτωναπό αυτά τα υλικά μπορεί να μειώσει σημαντικά το ελάχιστο όριο ανίχνευσης τωνδιαγνωστικών μεθόδων στις οποίες ενσωματώνονται, και να επιτρέψει την άμεσηανίχνευση καρκινικών κυττάρων χωρίς την ανάγκη μοριακής τους ενίσχυσης. Σήμεραέχουν ήδη αναπτυχθεί νανοανιχνευτές για την ανίχνευση κυκλοφορούντων καρκινικώνκυττάρων και την έγκαιρη διάγνωση των μεταστάσεων.
- Νανοϊατρικήγια την ακριβή απεικόνιση του καρκίνου: Τα νανοσωματίδια του οξείδιου του σιδήρου (ion oxide) είναι έχουν εισαχθεί στην κλινικήπράξη και αποτελούν χρήσιμα εργαλεία για την απεικόνιση του καρκίνου επειδή, έχουνκατασκευαστεί στη «νανο» μικροκλίμακα με ένα συγκεκριμένο επίστρωμα, ώστε ναδεσμεύονται ιδιαίτερα καλά στους όγκους. Οι μαγνητικές τους ιδιότητες τα κάνουνκατάλληλα μέσα απεικόνισης στις μαγνητικές τομογραφίες (MRI-scans) ενώ το μέγεθος και η συγκέντρωσήτους στον όγκο επιτρέπουν πολύ υψηλή ανάλυση και ακριβή χαρτογράφηση τηςπάσχουσας περιοχής. Τέτοια νανοσωματίδια έχουν πάρει έγκριση καιχρησιμοποιούνται στην κλινική πράξη στην Αμερική και την Ευρώπη (Resovist, Feridex, Endorem). Επιπρόσθετα, οι μοντέρνοινανοανιχνευτές δίνουν τη δυνατότητα της σε πραγματικό χρόνο απεικονιστικάκατευθυνόμενης εντόπισης (real-time image-guided localization) κακοηθειών, καιαποτελούν χρήσιμο εργαλείο στους χειρουργούς για την εντόπιση των χειρουργικώνορίων και όλων των πάσχουσων περιοχών με εξαιρετική ακρίβεια. Επιτρέπουν τηνκαθοδήγηση της εικόνας του χειρουργού σε πραγματικό χρόνο. Οι περισσότερες απότις επεμβατικές κλινικές διαδικασίες σήμερα εξαρτώνται κυρίως από την ανθρώπινηοπτική αντίληψη, και σε μικρότερο βαθμό, βασίζονται σε διεγχειρητικέςδιαγνωστικές διαδικασίες και μια τέτοια συμβολή της νανοϊατρικής είναιεξαιρετικά σημαντική.
- Νανοϊατρικήγια τη θεραπεία του καρκίνου και τη χορήγηση φαρμάκων:Οσον αφορά τη θεραπεία, η νανοϊατρική είναι στην πρώτη γραμμή της στοχευμένης χορήγησηςφαρμάκων και της εγγενούς θεραπείας. Για παράδειγμα, κατάλληλα νανοσωματίδιαμπορούν να εγχυθούν στον όγκο και στη συνέχεια να ενεργοποιηθούν από μαγνητικάπεδία, οι ακτίνες X είτε με φως ώστε να παραχθεί θερμότητα που δύναται να καταστρέψειστοχευμένα μόνο τα καρκινικά κύτταρα τοπικά, κι όχι τους υγιείς ιστούς. Εν τω μεταξύ η σύνδεση των ήδη υπαρχόντωνφαρμάκων ή διαφόρων βιολογικών μορίων (γονιδίων, αντισωμάτων) με νανοσωματίδια επιτρέπειτην εντοπισμένη χορήγηση των χημειοθεραπευτικών μειώνοντας σημαντικά τηνποσότητα φαρμάκων που διαχέεται στην κυκλοφορία και απορροφώνται από άλλουςιστούς και μειώνοντας και τις παρενέργειες στους υγιείς ιστούς. Εν τω μεταξύ η σύνδεσητων ήδη υπαρχόντων φαρμάκων ή διαφόρων βιολογικών μορίων (γονιδίων,αντισωμάτων) με νανοσωματίδια επιτρέπει την εντοπισμένη χορήγηση τωνχημειοθεραπευτικών μειώνοντας σημαντικά την ποσότητα φαρμάκων που διαχέεταιστην κυκλοφορία και απορροφώνται από άλλους ιστούς και μειώνοντας και τις παρενέργειεςστους υγιείς ιστούς. Ο συνδυασμός τωνδύο παραπάνω τρόπων δράσης έχει επιτευχθεί με νανοραβδία χρυσού που φέρουν τα χημειοθεραπευτικάκαι διεγείρονται τοπικά στον όγκο από υπέρυθρο φως. Η προκληθείσα θερμότητααπελευθερώνει το τοποθετημένο σε κάψα φάρμακο και βοηθά τα καρκινικά κύτταρα,με συνέπεια μια συνδυασμένη επίδραση της στοχευμένης χορήγησης και της εγγενούςθεραπείας. Ετσι τα νανοσωματίδια μπορούν να αποτελέσουν ειδικούς φορείςστοχευμένης μεταφοράς φαρμάκων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, με την προσάρτηση τωννανοσωματιδίων σε ένα υπάρχον φάρμακο, οι ερευνητές μπορούν όχι μόνο να είναισε θέση να μειώνουν την τοξικότητά του, αλλά επίσης να δουν σημαντικά κέρδη ωςπρος το προσδόκιμο ζωής για τους ασθενείς. Σήμερα έχουν εγκριθεί από το FDA νανοφάρμακαγια τη θεραπεία του καρκίνου και ειδικότερα γιατον καρκίνο των ωοθηκών και για το μεταστατικό καρκίνο του μαστού.
Μιαεπίσης συμβολή της νανοϊατρικής στη θεραπεία του καρκίνου είναι η ανάπτυξη τωνθεραγωστικών νανοσωματιδίων, νανοσωματιδίων που συνδυάζουν την απεικόνηση με τηθεραπεία.
Τα θεραγνωστικά νανοσωματίδια μπορούν να στοχεύουν και νασυσσωρεύονται στους ιστούς που μας ενδιαφέρουν και να δρουν εξατομικευμένα ωςπρος τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της πάθησης του ασθενούς. Από την στιγμή πουθα βρεθούν στον μοριακό στόχο, τα νανοθεραγνωστικά ενεργοποιούνται καικαταστρέφουν επιλεκτικά τον καρκινικό ιστό ενώ ελαχιστοποιούν τις όποιεςπαρενέργειες, και τις βλάβες στον υγιή ιστό κάτι που συχνά συμβαίνει με ταπαραδοσιακά θεραπευτικά. Η παρακολούθηση μπορεί να παραταθεί κατά την διάρκειατης θεραπείας για επιπρόσθετη εξατομίκευση της θεραπείας. Συνεπώς, ηνανοθεραγνωστική διαδραματίζει ένα σημαντικό ρόλο στην αντιμετώπιση τωνπροκλήσεων της ιατρικής για παθήσεις όπως ο καρκίνος. Πιθανά οφέλη τηςνανοθεραγνωστικής περιλαμβάνουν, χωρίς να περιορίζονται σε αυτά, (α) εκτίμησητης βιο-κατανομής και συγκέντρωσης του φαρμάκου στηνστοχευμένη περιοχή, (β) οπτική αντίληψη της απελευθέρωσης του φαρμάκου από έναδεδομένο νανο-μεταφορέα και (γ) παρακολούθηση του θεραπευτικού αποτελέσματος σεπραγματικό χρόνο.
Η νανοϊατρική λοιπόν μπορεί να συμβάλλει στη βελτίωση τωνθεραπευτικών προσεγγίσεων σε ασθένειες με μεγάλη ετερογένεια όπως ο καρκίνος.
