A gyógyító nanoszerkezetek a vérsejteknél is kisebbek lesznek (illusztráció: Daniel Higgins, University of Illinois at Chicago)

A nanotechnológia - az anyag megmunkálása az atomok és molekulák mérettartományában - napjaink egyik legdinamikusabban fejlődő tudományterülete. A milliméter egymilliomod részének néhányszorosát kitevő nanoszerkezetek egyik legizgalmasabb és legígéretesebb felhasználási területe a gyógyászat. A kutatók olyan eszközöket szeretnének létrehozni, amelyek az emberi szervezetben az egyes sejtek szintjén oldják meg a különféle problémákat.

Sugárzásvédelem - a jövő bolygóközi utazásainak nagy kihívása

A NASA anyagi támogatásával most induló program az első lépést jelentheti ahhoz, hogy e futurisztikus szerkezetek valósággá váljanak. A kutatások egyik alapvető célja ez esetben ugyan az ún. nanorészecskék vagy nanokapszulák űrben való alkalmazása, ám a várható eredmények a "földi" gyógyászatban is remekül használhatók lehetnek. Kiemelkedő területnek számít a rákos sejtek elleni küzdelem, ahol egy-egy ilyen nanokapszula célzottan a daganatos sejthez juttatná a gyógyszert, minimálisra csökkentve a jelenlegi kemoterápiás serek "szőnyegbombázásának" mellékhatásait.

Texasi, oklahomai és louisanai kutatók azokat a megoldásokat keresik, amelyek segítségével az űrhajósokat érő sugárzások hatásai - főképpen a hosszabb, kb. 15-20 év múlva tervezett Mars-utazások során - minimálisra csökkenthetők. A Föld mágneses pajzsának védelméből kilépve ugyanis még a legkorszerűbb anyagok sem nyújtanak védelmet a nagy energiájú sugárzásoktól. A sugárzás hatására pedig hibák keletkezhetnek a sejtek örökítőanyagában (a DNS-ben), ami daganatok kialakulásához vezethet.

Egy elegáns megoldás: nanokapszulák

A sejtek egymás közötti és a "külvilág" felé történő kommunikációjában a felszínükön lévő molekulaláncok játsszák a főszerepet. Ezek a kémiai jelzések igen változatosak lehetnek. Amikor egy sejtet sugárzási károsodás ér, egy speciális fehérjét (CD-95) termel, s ezt kirakja a saját felszínére. Így jelzi a többi sejtnek, hogy megsérült.

Egy-egy injekcióval több millió olyan nanorészecskét lehetne a szervezetbe juttatni, amelyek képesek lennének felismerni ezeket a sérült sejteket. Ehhez az szükséges, hogy a nanorészecskék felszínén olyan molekulákat helyezzenek el, amelyek segítségével hozzá tudnának kötődni a CD-95-molekulákhoz.

A célpontok megtalálása után két akció képzelhető el, amelyek végrehajtásához szintén a sejtek természetes kommunikációs rendszerét lehetne felhasználni. Amennyiben súlyos a helyzet, a nanorészecskék behatolnak a sejt belsejébe, s olyan enzimeket szabadítanak fel, amelyek beindítják a sejtöngyilkosság mechanizmusát. Enyhébb esetben csupán DNS-javító enzimek kerülnének felhasználásra. Itt más, a sugárzást jobban tűrő fajok enzimeit is lehetne majd alkalmazni.

Gyors diagnózis

A nanorészecskék a sejtfolyamatok állandó ellenőrzésében és a gyors diagnózis felállításában is szerepet kapnak majd. Fluoreszkáló molekulák kapcsolhatók hozzájuk, amelyeket úgy lehet tervezni, hogy csak bizonyos folyamatok egyes lépéseinél világítsanak, illetve a különféle lépéseknél különböző színű fényt bocsássanak ki. Egy speciális, szemüveghez hasonló szerkezettel a nanorészecskék fénykibocsátási mintázata a retina sejtjein követhető lenne. Ebből lehetne következtetni például a sugárzási károsodás nagyságára, ami megszabná, hogy milyen típusú gyógyító-nanokapszulákkal érdemes kezelni a problémát.

Mindez így együtt még valóban futurisztikusnak hangzik, s jó pár évbe telhet a megvalósítása. Az egyes alkotóelemek azonban már készen vannak - csak össze kell illeszteni őket.

S. T.

Ajánlat:

NASA's Office of Biological and Physical Research
A kutatásokat támogató NASA-intézmény honlapja.

Biomolecular Sensor Development (NASA/Ames)
A kutatások a NASA és az amerikai Nemzeti Rákkutató Intézet közös programja keretében zajlanak. A honlap 2002. január 18-án kerül nyilvánosságra.

Image copyright Hurd Studios

[origo]