Przełom w nanomedycynie

Mikrocząsteczki są coraz skuteczniejsze w niszczeniu nowotworów

Wiek XXI stanie się wiekiem nanomedycyny. Nanoonkologia wykorzeni wiele rodzajów nowotworów i przedłuży ludzkie życie do 120 lat. Takie optymistyczne scenariusze głoszą coraz częściej poważni naukowcy.
„Do tej pory słyszeliśmy wiele głosów zachwytu na temat nanomedycyny, ale wizje przełomu się nie spełniły. Teraz jednak naprawdę coś się dzieje. Koncerny farmaceutyczne nabrały zaufania do tej metody. W nadchodzących latach coraz więcej lekarstw z wykorzystaniem nanocząsteczek znajdzie się w fazie testów klinicznych. To niezwykle ekscytujące”, cieszy się prof. Dan Peer prowadzący badania nad nanotechnologią w laboratorium uniwersytetu w Tel Awiwie.
Już w maju 2008 r., podczas konferencji Organizacji Europejskich Instytutów Onkologii (OECI) w Genewie, Umberto Veronesi, wybitny specjalista na polu walki z nowotworami, zapowiedział, że nanotechnologia doprowadzi do rewolucji we wszystkich dziedzinach onkologii – od badań podstawowych i wczesnego rozpoznania, po spersonalizowaną terapię. Obecnie w różnych światowych ośrodkach badawczych testowanych jest aż 117 różnych lekarstw przeciw rakowi zawierających nanocząsteczki. Eksperci przewidują, że nanomedycyna okaże się również znakomitą metodą leczenia zapaleń, udarów mózgu, chorób serca oraz innych dolegliwości, jak również spowoduje burzliwy postęp diagnostyki.
Nanos znaczy po grecku karzełek. Nanocząsteczki składają się z niewielu atomów lub molekuł. Mają zazwyczaj średnicę poniżej 100 nanometrów. Jeden nanometr to jedna milionowa milimetra, jedna miliardowa metra. W stosunku do swej objętości mają ogromną powierzchnię, co sprawia, że bardzo łatwo wchodzą w reakcje. Bez trudu przenikają też przez błony komórkowe. Lekarstwa z nanocząsteczkami to broń inteligentna i precyzyjna. Dostają się do komórek nowotworowych i właśnie w nich, i tylko w nich, uwalniają substancję czynną. Tradycyjna chemioterapia przypomina bombardowanie dywanowe. Uderza zarówno w chore, jak i w zdrowe tkanki. Powoduje więc bardzo poważne skutki uboczne, niekiedy niemal tak groźne, jak sama choroba.
Szwajcarski koncern Roche opracował lekarstwo z nanocząsteczkami, pierwsze do tej pory połączenie medykamentu z przeciwciałem. Nazywa się kadcyla. W lutym br. amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) dopuściła ten lek do terapii. Kadcyla stosowana jest w leczeniu pacjentów z tzw. HER2-dodatnim rakiem piersi, którzy wcześniej byli poddani terapii łączącej herceptynę  i taksany (w tej chorobie komórki nowotworowe robią zbyt wiele kopii genu HER2). Ten preparat to broń ostatniej szansy w zaawansowanej fazie choroby, kiedy nie ma już wielkich nadziei. W testach klinicznych kadcyla przedłużyła życie pacjentek średnio o pół roku.

Powstała z łoża śmierci

Pierwsze rezultaty terapeutyczne po rejestracji leku przez FDA okazały się wprost niezwykłe. Celeste Mills walczyła z rakiem piersi przez 14 lat. Pojawiły się przerzuty. Herceptyna przestała w końcu działać. Nowotwór rozprzestrzenił się w całym organizmie. „Nie mogłam oddychać nawet wtedy, gdy leżałam na plecach. Uzgodniłam z moim lekarzem, że przeniosę się do hospicjum, aby tam umrzeć”, relacjonowała chora. Ale lekarz, John Glaspy z University of California w Los Angeles, postanowił wypróbować nowe lekarstwo, które FDA zarejestrowała zaledwie trzy dni wcześniej. Zadzwonił do producenta. Firma Roche szybko dostarczyła specyfik. Celeste Mills była pierwszą osobą leczoną kadcylą w normalnej terapii. „Czuję się teraz znakomicie. Nie wiem, jak długo to potrwa, ale to najwspanialsze uczucie w moim życiu. Mam jeszcze tyle rzeczy do zrobienia”, cieszy się kobieta. Zamiast do hospicjum pani Mills wybiera się na wakacje na Hawaje. W mediach pojawiły się tytuły: „Nowy lek podniósł kobietę z łoża śmierci”. Dr Glaspy wyjaśnia, że kadcyla przenosi bardzo potężny chemioterapeutyk do komórek rakowych, ale zdrowe tkanki zostają oszczędzone. Nie wiadomo, czy pacjentka została wyleczona, czy poprawa stanu zdrowia jest trwała. Ale Celeste Mills cieszy się z każdego dnia bez dotkliwego bólu i trudności z oddychaniem.
Jednym z pionierów nanomedycyny jest amerykańska firma BIND Biosciences z Cambridge (stan Massachusetts). Do transportu substancji czynnej stworzyła nanofrachtowce czy też nanotaksówki o średnicy zaledwie 50 nanometrów. Substancja czynna to sprawdzony lek przeciwnowotworowy docetaksel zapobiegający podziałom komórkowym. Specjaliści z Cambridge współpracujący z renomowanym Massachusetts Institute of Technology chcieli stworzyć taki lek, który dociera tylko do chorych tkanek, ponadto nie jest atakowany przez układ odpornościowy organizmu. Maleńki nanofrachtowiec składa się więc z trzech niby-ładowni. W pierwszej podróżuje docetaksel, w drugim substancja znajdująca białko na powierzchni komórek raka prostaty i innych nowotworów zwane PSMA (prostate-specific membrane antigen). Ładownia trzecia zapobiega natarciu układu odpornościowego. Doświadczenia na myszach, szczurach i makakach przebiegły pomyślnie. Także pierwsze testy kliniczne na ludziach przyniosły zachęcające rezultaty. Poddano im 17 pacjentów z wielkimi guzami rakowymi i przerzutami. Substancja czynna trafiała bezpośrednio do tumorów, a więc efekty terapeutyczne osiągnięto już przy zastosowaniu jednej piątej ilości docetakselu używanej w tradycyjnej chemioterapii. Nie zaobserwowano poważnych skutków ubocznych.

Wypalić gorącym żelazem

Naukowcy w Berlinie opracowali metodę niszczenia guzów w mózgu za pomocą rozgrzanych nanocząsteczek tlenku żelaza. Mają one wielkość zaledwie 20 nanometrów, są 20 razy mniejsze niż czerwone ciałka krwi. Zostają one umieszczone bezpośrednio w guzie nowotworowym i poddane działaniu pola magnetycznego o zmiennej częstotliwości. Pole magnetyczne zmienia kierunek do 100 tys. razy na sekundę. Wprawia nanocząsteczki tlenku żelaza w drgania i rozgrzewa je do temperatury 80°C. W tak gorącej łaźni komórki rakowe zostają zniszczone lub do tego stopnia uszkodzone, że ostatecznie likwiduje je chemioterapia. „Za pomocą tej techniki możemy atakować guzy rakowe od wewnątrz. Otaczająca je zdrowa tkanka nie ulega uszkodzeniom, ponieważ nanocząsteczki z powodu struktury swej powierzchni pozostają w miejscu aplikacji”, wyjaśnia Andreas Jordan z berlińskiej firmy MagForce Nanotechnologies. Powyższa metoda leczenia nowotworów mózgu może już być stosowana w krajach Unii Europejskiej.
Seung-Hoon Lee i jego koledzy z uniwersytetu w Seulu eksperymentują z nanocząsteczkami tlenków ceru, które mogą stać się terapią uzupełniającą udarów mózgu. Podawane dożylnie nanocząsteczki przechwytują tzw. reaktywne formy tlenu powodujące obumieranie komórek mózgowych. Nanocząsteczki czynne są tylko w uszkodzonym regionie tkanki mózgowej, nie przenikają do zdrowej części organu. Udary mózgu powodują na świecie 15 mln zgonów rocznie.

Mikrogąbki przeciwko truciznom

Być może nanomedycyna stworzy skuteczne lekarstwo przeciw jadom węży, owadów, skorpionów, meduz oraz toksynom produkowanym przez niebezpieczne bakterie, np. gronkowca złocistego, które są jedną z głównych przyczyn infekcji wewnątrzszpitalnych. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego stworzyli nanocząsteczkowe gąbki. „To nowa metoda usuwania trucizn z układu krążenia”, wyjaśnia wchodzący w skład zespołu badawczego dr Liangfang Zhang. Nanogąbki zbudowane są z polimerów na bazie kwasu mlekowego. Maskuje je błona z czerwonego ciałka krwi. W ten sposób nanocząsteczki udają krew i są atakowane przez trucizny. Ale maleńkie gąbki działają jak pułapki. Nie pozwalają cząsteczkom trucizn uciec. W ten sposób działanie toksyn w organizmie ulega osłabieniu. Nanogąbki zaaplikowano myszom, które otrzymały wcześniej śmiertelną dawkę toksyny produkowanej przez gronkowce. Aż 44% gryzoni przeżyło. Metoda ta wymaga jednak wielu badań i testów, zanim będzie mogła pomóc ludziom, ofiarom złośliwych gronkowców, szerszeni czy grzechotników.
Maleńkie molekuły mają coraz szersze zastosowanie. W Korei Południowej dzieci otrzymują jogurty z nanocząsteczkami platyny, które jakoby usprawniają pracę mózgu, a zwłaszcza ułatwiają rozwiązywanie zadań z matematyki i fizyki. Naukowcy z państw zachodnich patrzą na tego typu eksperymenty sceptycznie. Nie wiadomo, jaki wpływ nanocząsteczki o niezwykłych i w znacznym stopniu wciąż nieznanych właściwościach mają na środowisko oraz na ludzki organizm. A przecież nanocząsteczki występują nie tylko w lekarstwach. Używane są do produkcji tekstyliów, farb i sprzętów gospodarstwa domowego. Obliczono, że przeciętny mieszkaniec kraju uprzemysłowionego przyjmuje wraz z żywnością co najmniej 1 bln nanocząsteczek dziennie. W końcu 2012 r. naukowcy z Universytetu Cornella w Ithace (stan Nowy Jork) ostrzegli, że nanocząsteczki z pewnego rodzaju tworzywa sztucznego (polistyrolu) utrudniają przyswajanie żelaza przez przewód pokarmowy, przynajmniej mysi.
Ale nanomedycyna, w którą coraz chętniej inwestują międzynarodowe koncerny farmaceutyczne, rozwija się niezwykle dynamicznie. Czas pokaże, czy związane z nią nadzieje staną się rzeczywistością.

Wydanie: 22/2013

Kategorie: Zdrowie

Napisz komentarz

Odpowiedz na treść artykułu lub innych komentarzy