Így adják majd be a jövő rákgyógyszereit

A szervezetbe juttatott parányi gyógyszerhordozókkal megoldódhatnak a daganatgyógyászat legsúlyosabb problémái. A rohamosan fejlődő nanomedicina segítségével elegendő mennyiséget lehet a gyógyszerből a megfelelő helyre anélkül, hogy közben nemkívánatos mellékhatások lépnének fel.

Nanoméretű gyógyszereket gyártani majdnem olyan, mint süteményt sütni - legalábbis Joseph DeSimone, az Észak-Karolinai Egyetem vegyészmérnöke számára. Fogja az ember a legkülönbözőbb gyógyszereket, alaposan felveri a belőlük kevert "tésztát", beleönti egy parányi sütőformába, végül kisüti és kifordítja. A különbség csak annyi, hogy az egy szuszra legyártott nanosütemények - a valódiakkal ellentétben - mind hajszálra egyformák lesznek.

A nanotechnológia területén működő anyagtudósok és vegyészek egyszerre kreatív tervezők és a precíziós irányítás megszállottjai, akik a megálmodott nanorészecskék funkcióját pontosan képesek kontrollálni, mivel a lehető legteljesebb ellenőrzést gyakorolják formájuk és minden egyéb jellemzőjük fölött. A DeSimone által létrehozott legváltozatosabb alakú részecskék például átpréselik magukat a legszűkebb ereken, vagy éppen a daganatszövet mélyére furakszanak. És a forma valóban csak egy a nanoszinten tervezhető számtalan tulajdonság közül. A kellő gonddal beállított vegyi összetétel, méret, felszíni töltés és más jellemzők mind azt a célt szolgálják, hogy a nanoméretű hordozók a gyógyszereket korábban elérhetetlen helyekre juttassák el, s ezáltal új funkciókkal ruházzák fel őket.

Nanomedicinával elkerülhető a nem kívánt mellékhatás

A nanomérnökök által tervezett gyógyszerhordozók képesek lehetnek megkülönböztetetten a daganatszövetben feldúsulni, és megvédhetik a belsejükben megbúvó vegyületeket attól, hogy lebomoljanak a véráramban, mielőtt elérnék céljukat. Sőt, létrehozhatók olyan, a hagyományos technológiával megvalósíthatatlan gyógyító részecskék, amelyek tulajdonságaikat attól függően változtatják, hogy éppen hol járnak a szervezetben. Egyes laboratóriumok még a robotika és a számítástechnika világából is kölcsönöznek ötleteket, amikor egymással kommunikáló, s ezáltal a hatás helyén jobban felhalmozódó nanorészecskéket terveznek. Összességében a nanomedicina révén megoldódhatnak a daganatgyógyászat legsúlyosabb problémái: hogyan juttassunk el elegendő mennyiséget a gyógyszerből a megfelelő helyre anélkül, hogy közben nemkívánatos mellékhatásokat váltanánk ki, és lehetőséget adnánk a tumornak a terápiával szembeni ellenállás kifejlesztésére.

A nanorészecskékkel történő rákgyógyítás egyik legtöbb reménnyel kecsegtető lehetősége, hogy képes megakadályozni az erősen toxikus kemoterápiás szerek bejutását az egészséges szövetekbe. A hagyományos kemoterápia hatékonyságának igen gyakran az szab korlátot, hogy a szer dózisa nem emelhető korlátlanul, illetve nem kombinálható szabadon más toxikus vegyületekkel anélkül, hogy a mellékhatások tűrhetetlenné ne válnának. Hiába volna képes a szer a daganat elpusztítására, nem adható elégséges mennyiségben, hiszen útközben vakon átgázol valamennyi szöveten, és felmérhetetlen pusztítást okoz. A doxorubicint például többféle daganattípusban elterjedten alkalmazzák, azonban ismeretes, hogy életveszélyes szívizomkárosodást okozhat. A nanomedicína egyik első sikertörténete az 1995-ben engedélyezett Doxil volt: egy doxorubicin-tartalmú nanohordozó, amely nem engedi be a hatóanyagot a szívizomba.

Száz nanométer a mérethatár

A kutatók már az 1980-as évek közepe óta pedzegetik, hogy nagyjából 100 nanométernél (egy nanométer a milliméter milliomod része) van az a mérethatár, amely fölött egy részecske az egészséges erekből már nem jut ki, viszont gond nélkül kiszivárog a daganatok sebtiben összetákolt, lyukacsos érhálózatának falán. A Doxilt ezért úgy tervezték, hogy a doxorubicint nagyjából 100 nanométer átmérőjű lipid-buborékokba csomagolták, így a hatóanyag a szívben nem szabadulhat fel.

Ugyan a lipidek tulajdonságai kevéssé irányíthatók, ám szerencsére vízzel összerázva spontán módon gömböcskékké állnak össze a doxorubicin körül. Ahhoz pedig, hogy a gömböcskék az immunrendszer számára se szolgáljanak céltáblául, felszínüket a biológiailag semleges polietilén-glikollal vonták be. Amikor a Doxil-részecskék elérik a daganatot, az érpályából kilépve felhalmozódnak, a gyógyszer kiszabadul belőlük, és elpusztítja a tumorsejteket. A nanorészecskék nyújtotta védelemnek köszönhetően a Doxillal kezelt betegekben harmadára csökkent a pangásos szívelégtelenség kialakulásának kockázata.

Forrás: AFP

Jól irányítható polimerek

Nem kis feladat távol tartani a gyógyszereket az ép szövetektől, ám még nagyobb kihívás szelektív módon eljuttatni őket a célpontba. Ehhez legalábbis valamilyen speciális burkolattal kell ellátni a jól bevált hordozóbuborékokat, de lehetséges, hogy sokkal több paramétert - a töltést, a vegyi összetételt és az alakot - is ellenőrzés alá kell vonni. A cambridge-i (Massachusetts) BIND Biosciences nanorészecskéi például már nem a jó öreg lipidekből, hanem a sokkal változatosabban alakítható polimerekből állnak. A cég a BIND-014 jelű gyógyszerjelöltje fejlesztésével áll a legelőrébb.

A Doxilhoz hasonlóan a BIND-014 is a 100 nanométeres átmérője révén kerüli el az ép szöveteket, azonban a belső polimer burokban rejtőző, az osztódó sejteket pusztító docetaxel a lipid-elődhöz képest sokkal kontrolláltabb módon szabadul fel a célszövetben. Külső bevonatán is fejlesztettek: az immuntámadást kivédő polietilén-glikol burkolatot olyan kötőmolekulákkal egészítették ki, amelyek elősegítik a tumorsejtekhez való hozzátapadást.

Ám a megoldandó nehézségek ezzel sem érnek véget. A 100 nanométeres átmérő hasznos, amikor a nanorészecskébe csomagolt toxikus szert nem engedi az ép szövetekbe jutni; azonban a tumor lyukacsos érfalán kiszivárogva a molekuláris méretekben igencsak bumfordi gyógygömböc hamar elakad. Nem elég, hogy a gyógyszercsomag kilép az érből: a daganat mélyére kellene hatolnia. Ez különösen problematikus azokban a ráktípusokban, amelyeknek az állománya kötőszövetes rostokkal sűrűn behálózott - amint az egyebek mellett a hasnyálmirigyrákra vagy a mellrák egyes válfajaira jellemző. Amint a nanorészecske a véráramon kívül találja magát, a daganatban immár az segítené az előrejutását, ha minél apróbb, minél mozgékonyabb volna.

Harminc nanométeres részecskék hasnyálmirigyrákosoknak

Bár a 100 nanométernél kisebb nanorészecskék gyártása sok leleményt igényel, a Tokiói Egyetemen dolgozó Kazunori Kataoka sikeresen fejlesztett ki 30 nanométer átmérőjű, ciszplatint szállító polimer részecskéket, amelyek jelenleg a hasnyálmirigyrákos betegeken történő klinikai kipróbálás második stádiumában járnak. A ciszplatin-kezelésben részesülőknek korábban rettenetesen sokat kellett inniuk, hogy enyhítsék a szer vesekárosító hatását. A Kataoka alapította NanoCarrier cég által gyártott ciszplatin-hordozókkal erre már nincs szükség, mivel a részecskék elég nagyok ahhoz, hogy a vesében ne dúsulhassanak fel, viszont kitűnően felhalmozódnak a daganatszövetben.

Szintén a nanotechnológiától vár fellendülést az egyes gének működését abszolút szelektív módon gátoló, így a daganatokra nézve fajlagos, hibás géntermékeket elvben mellékhatás nélkül kiiktató ún. RNS-interferencia eljárás. Az RNS-interferencia alapját viszonylag rövid, speciális szerkezetű RNS-molekulák képezik, amelyek egy meghatározott fehérje termeléséhez szükséges hírvivő RNS lebomlását idézik elő a sejtekben. Az RNS-interferencia-technika régóta megbízhatóan működik sejttenyészetekben, ám emberi alkalmazását eddig a megfelelő célba juttató berendezés hiánya hátráltatta. Az RNS-eket hordozó nanorészecskék tervezése az eddigieknél még nagyobb körültekintést igényel, ugyanis ennek - egy vírushoz hasonlóan - képesnek kell lennie arra, hogy a tartalmát egyenesen a sejt belsejébe juttassa, s ugyanakkor megakadályozza, hogy a felvétel után az érzékeny RNS-molekulákat a sejt emésztő apparátusa lebontsa.

A kutatók különböző trükkökkel kísérleteznek e komplex feladat megoldására. A California Institute of Technology vegyészmérnöke, Mark Davis például az RNS-darabokat olyan polimer-burokba csomagolja, amely a sejt által az emésztő buborékba pumpált pozitív töltéseket megköti, s ezzel olyan ozmotikus nyomást teremt a buborékon belül, hogy az szétpattan, mielőtt az RNS-nek baja eshetnék. Ezzel egyidejűleg az RNS ki is szabadul, és hatásának helyszínére, a sejtplazmába kerül.