Dodano: 01 luty 2019r.

Zniszczyć nowotwór od środka. Nanotechnologia w służbie medycyny

Amerykańscy naukowcy opracowali nanocząstkę, która potrafi przeniknąć do wnętrza komórek nowotworowych i zniszczyć guz od środka. Wstępne testy nowej metody dały obiecujące rezultaty.

 

Terapie immunologiczne są nadzieją na zrewolucjonizowanie leczenia nowotworów. Naukowcy szukający skutecznych terapii przeciwnowotworowych od dawna sądzili, że możliwe jest wykorzystanie układu odpornościowego do walki z chorobą. Pomimo wielu prób nie udało się zmusić komórek układu odpornościowego do ataku na komórki nowotworowe. A to częściowo dlatego, że w organizmie człowieka istnieje mechanizm powstrzymujący działanie limfocytów przed atakowaniem nowotworów.

Funkcjonowanie tego mechanizmu oraz sposób, jak go przechytrzyć odkryli Amerykanin James P Allison i Japończyk Tasuku Honjo, którzy w ubiegłym roku zostali uhonorowaniu nagrodą Nobla za swoje badania. Ich prace pozwoliły na zwolnienie „hamulca” pozwalając układowi odpornościowemu na zaatakowanie guzów nowotworowych.

Nobliści badali znajdujące się na limfocytach - komórkach układu odpornościowego - receptory CTLA-4. To dzięki nim można obejść mechanizm powstrzymujący reakcję układu immunologicznego i co ważne, stymulować układ do skutecznego ataku na komórki nowotworowe. Badali także receptory zwane PD-1 - określane jako punkty kontrolne. Okazały się one przełomem w walce z czerniakiem czy nowotworem płuc i nerek. Leki opracowane na bazie tych badań, tzw. inhibitory punktów kontrolnych okazały się niezwykle skuteczne.

 

Ale dlaczego w organizmie człowieka istnieje mechanizm hamujący układ odpornościowy przed atakowaniem nowotworów? By organizm nie atakował samego siebie. Komórki nowotworowe dla limfocytów T wyglądają, jak inne komórki organizmu i nie stanowią zagrożenia, dlatego nie są atakowane. Rolę rozpoznawczą, czy komórka jest "obca" czy nie, pełnią wspomniane wcześniej receptory. Opracowane przez noblistów przeciwciało pozwala poinformować limfocyty, z czym tak naprawdę mają do czynienia. 

Jednak podejście noblistów powstrzymujące komórki nowotworowe od wyłączania układu odpornościowego, jest tylko jednym ze sposobów wykorzystania naturalnej obrony organizmu przed śmiercionośną chorobą. Zespół bioinżynierów Uniwersytetu Vanderbilta opracował nieco inną metodę dającą impuls układowi immunologicznemu do walki z nowotworem. Amerykańscy uczeni opracowali nanocząstkę, która przenika do komórek układu odpornościowego infiltrujących nowotwór i nakazuje im rozpocząć walkę. Wstępne testy nowej metody dały obiecujące rezultaty.

Opis działania nanocząstki ukazała się na łamach „Nature Nanotechnology”.

- Nowotwory są dość skomplikowane i ewoluowały na wiele sposobów, aby uniknąć wykrycia przez nasz układ odpornościowy. Naszym celem jest uzbrojenie systemu odpornościowego w narzędzia, które są potrzebne, by zniszczyć komórki nowotworowe - powiedział John T. Wilson, jeden z autorów publikacji.

- Blokada punktów kontrolnych to przełom, ale pomimo ogromnego wpływu, jaki wywarła, jest wielu pacjentów, którzy nie reagują na taką terapię. Dlatego opracowaliśmy nanocząstkę, która znajduje guza i aplikuje mu specyficzny rodzaj molekuły, która jest naturalnie produkowana przez nasz organizm w celu walki z nowotworem – dodał Wilson.

Wspomniane przez naukowca molekuła nazywa się cGAMP (monofosforan guanozyno-adenozynowy cykliczny) i jest najlepszym sposobem na aktywowanie szlaku sygnałowego białka stymulującego geny interferonu (STING). To naturalny mechanizm, którego organizm używa do wywołania odpowiedzi immunologicznej przeciwko wirusom czy drobnoustrojom, ale też przeciwko nowotworom.

Wilson wyjaśnił, że opracowana nanocząstka dostarcza cGAMP w sposób, który uruchamia odpowiedź immunologiczną wewnątrz guza, powodując powstawanie limfocytów T, które mogą zniszczyć guz od środka, a także poprawić reakcje na blokadę punktów kontrolnych.

Zespół badaczy kierowany przez Wilsona skupił się na czerniaku, ale ich praca wskazuje również, że nanocząstka może także poradzić sobie z innymi nowotworami, w tym piersi, nerek, głowy i szyi, nerwiaka zarodkowego, raka jelita grubego i płuc.

Nanocząstka została zbudowana przy użyciu „inteligentnych” polimerów, które reagują na zmiany w pH. Początkowo prace projektowe kończyły się niepowodzeniem, ale z czasem, po około 20 udoskonaleniach projektu, badaczom w końcu udało się opracować odpowiednią nanocząstkę, która była w stanie dostarczyć cGAMP i skutecznie uaktywnić STING w komórkach układu odpornościowego myszy, następnie w guzach myszy i w końcu w próbkach ludzkich tkanek.

- To naprawdę ekscytujące. Pewnego dnia ta technologia może odnieść sukces i skutecznie leczyć pacjentów - powiedział Daniel Shaw, członek zespołu badawczego oraz współautor publikacji.

 

Źródło: Vanderbilt University