Η Χημειοθεραπεία Βλάπτει και Υγιή Κύτταρα, Αλλά Οι Επιστήμονες Πιστεύουν Ότι Νανοσωματίδια Μπορεί Να Βοηθήσουν
Όταν τα πρώτα κύτταρα εμφανίστηκαν στη Γη περίπου 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, οι ιοί ήταν ήδη εδώ για να τα υποδεχτούν. Από τότε, οι ιοί προσπαθούσαν να μολύνουν τα κύτταρα, και τα κύτταρα αντέτειναν με την εξέλιξη τρόπους για να σταματήσουν αυτές τις μολύνσεις. Αυτή η εξελικτική χορογραφία οδήγησε τελικά στην ανάπτυξη του ανοσοποιητικού σας συστήματος.
Ένα βασικό στοιχείο του ανοσοποιητικού σας συστήματος είναι η ικανότητα να διακρίνει το “εαυτό” από το “μη εαυτό”, ώστε να μπορεί να καταστρέφει και να απομακρύνει ξένα υλικά από το σώμα σας. Ενώ αυτή η ανοσολογική αντίδραση σας προστατεύει από τους ιούς, έχει επίσης επιπτώσεις στο πόσο καλά λειτουργούν ξένα υλικά όπως τα φάρμακα.
Ως ερευνητής, μελετώ τρόπους για να κάνω τα φάρμακα να λειτουργούν καλύτερα, συμπεριλαμβανομένου του πώς να τα μεταφέρω στο σημείο της νόσου εντός του σώματος πριν απομακρυνθούν ή καταστραφούν. Ένας τρόπος να το κάνω αυτό είναι να εγκλωβίσω τα φάρμακα σε νανοσωματίδια — υλικά αρκετά μικρά ώστε να απορροφώνται από τα κύτταρα. Ενώ αυτά τα υλικά προκαλούν ακόμη μια ανοσολογική αντίδραση για να απομακρυνθούν από το σώμα, επιστήμονες όπως εγώ έχουν διαπιστώσει ότι αυτή η αντίδραση μπορεί στην πραγματικότητα να χρησιμοποιηθεί για να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της θεραπείας του καρκίνου.
Το ανοσοποιητικό σύστημα και η παράδοση φαρμάκων
Εκτός από την ανίχνευση των παθογόνων, το ανοσοποιητικό σας σύστημα αντιδρά επίσης σε βλάβες ιστών. Μπορείτε να παρατηρήσετε αυτή την αντίδραση ως φλεγμονή — όπως ερυθρότητα και πρήξιμο — όταν τα φάρμακα εγχέονται στο σώμα σας με βελόνα.
Συνήθως, αυτή η φλεγμονώδης αντίδραση είναι ελάχιστη. Αλλά η πιθανότητα μιας διαρκούς αντίδρασης αυξάνεται όταν τα φάρμακα χορηγούνται αργά για παρατεταμένη χρονική περίοδο, όπως κατά τη διάρκεια των χημειοθεραπευτικών ενέσεων που μπορεί να διαρκέσουν μία ώρα ή περισσότερο. Για αυτό το λόγο, ορισμένοι ασθενείς λαμβάνουν αντιφλεγμονώδη φάρμακα πριν από την έγχυση για να μειώσουν την πιθανότητα δυσμενούς ανοσολογικής αντίδρασης κατά τη διάρκεια της θεραπείας.
Οι πιο πρόσφατες ανακαλύψεις στη χορηγία φαρμάκων μέσω νανοσωματιδίων είναι υποσχόμενες. Αυτά τα υλικά — που μπορούν να κατασκευαστούν από λιπίδια, πρωτεΐνες, χρυσό ή άλλα συστατικά — έχουν το πλεονέκτημα ότι είναι πολύ μικρά: η διάμετρος ενός τυπικού νανοσωματιδίου είναι περίπου 10-χίλιας του χιλιοστού. Το μικρό τους μέγεθος επιτρέπει στα άρρωστα κύτταρα να τα απορροφούν εύκολα. Έτσι, όταν τα νανοσωματίδια περιέχουν φάρμακα, μπορούν να λειτουργήσουν ως σύστημα χορηγίας φαρμάκων.
Παρόλο που είναι τόσο μικρά, τα νανοσωματίδια μπορούν να κρατήσουν πολλές φαρμακευτικές μόρια, επιτρέποντάς τους να παραδώσουν ένα ισχυρό φορτίο θεραπείας απευθείας σε ένα κύτταρο. Μπορούν επίσης να παραδώσουν φάρμακα που βασίζονται σε DNA και RNA. Το πιο γνωστό παράδειγμα αυτής της τεχνολογίας είναι το εμβόλιο κατά του COVID-19, το οποίο χρησιμοποιεί νανοσωματίδια κατασκευασμένα από τροποποιημένα λιπίδια για να παραδώσει mRNA που διδάσκει το ανοσοποιητικό σύστημα να προστατεύεται από τη λοίμωξη COVID-19.
Το έμφυτο ανοσοποιητικό σας σύστημα επίσης αναγνωρίζει τα νανοσωματίδια ως ξένους εισβολείς όταν εγχέονται στο σώμα σας. Ως αποτέλεσμα, κάποιοι ασθενείς βιώνουν αρχικά φλεγμονώδη αντίδραση όταν το σώμα προσπαθεί να επιτεθεί στο νανοσωματίδιο.
Αλλά τι θα γινόταν αν αυτή η αντίδραση μπορούσε στην πραγματικότητα να χρησιμοποιηθεί για να βελτιώσει τη θεραπεία;
Εκμετάλλευση της Έμφυτης Ανοσολογικής Αντίδρασης
Τα τελευταία 30 χρόνια, το εργαστήριό μου στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο μελετά πώς τα νανοσωματίδια παραδίδουν φάρμακα. Πιο πρόσφατα, εστιάσαμε στην κατανόηση του πώς το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα αντιδρά σε μια ένεση νανοσωματιδίων. Αν και αυτή η ανοσολογική αντίδραση γενικά θεωρείται ως μειονέκτημα, θέλαμε να εξερευνήσουμε αν θα μπορούσε να ενισχύσει τη θεραπεία.
Σε μία μελέτη του 2022 σχετικά με το πώς τα νανοσωματίδια επηρεάζουν την ανοσολογική αντίδραση σε ποντίκια, βρήκαμε ότι η έμφυτη ανοσολογική αντίδραση που προκαλείται από μια αρχική δόση νανοσωματιδίων που μεταφέρουν ένα φάρμακο θα μειώσει επίσης τις επιδράσεις μιας δεύτερης δόσης εάν εγχυθεί σύντομα μετά — συνήθως εντός ημερών. Το κάνει αυτό απομακρύνοντας το φάρμακο από το σώμα πιο γρήγορα. Αυτή η αντίδραση είναι παρόμοια με το πώς μια αρχική ιογενής λοίμωξη θα προκαλούσε μια βραχυπρόθεσμη προστατευτική αντίδραση κατά μιας επόμενης λοίμωξης από άλλον ιό.
Τα νανοσωματίδια — τα κίτρινα σημεία — μπορούν να σχεδιαστούν για να εστιάζουν σε καρκινικά κύτταρα, τα οποία είναι μπλε.
Ένα κρίσιμο στοιχείο αυτού του προστατευτικού αποτελέσματος περιλαμβάνει την παραγωγή μιας πρωτεΐνης που ονομάζεται ιντερφερόνη λυμπντα. Αυτή η μοριακή “παρεμβαίνει” στη διαδικασία λοίμωξης περιορίζοντας τους ιούς από την απόκτηση πρόσβασης σε διάφορους ιστούς του σώματος. Οι ερευνητές έχουν προηγουμένως δοκιμάσει αυτή την πρωτεΐνη ως πιθανό αντιϊικό φάρμακο για τη θεραπεία του COVID-19.
Ομοίως, η ιντερφερόνη λυμπντα που παράγεται σε απάντηση στην πρώτη δόση νανοσωματιδίων περιορίζει την ικανότητα της δεύτερης δόσης να παραδώσει το φάρμακο σε υγιή ιστούς στο σώμα. Ωστόσο, δεν επηρεάζει την ικανότητα των νανοσωματιδίων να προσεγγίζουν τους όγκους, πιθανώς επειδή οι όγκοι μπορούν να εξασθενήσουν την ανοσολογική αντίκριση.
Στη συμβατική θεραπεία καρκίνου, χρησιμοποιούνται φάρμακα χημειοθεραπείας για να καταστρέφουν τον όγκο. Επειδή αυτά τα φάρμακα είναι επίσης τοξικά για τα υγιή κύτταρα, οι ασθενείς συχνά βιώνουν παρενέργειες όπως απώλεια μαλλιών, γαστρεντερικά προβλήματα και εξανθήματα. Η χρήση νανοσωματιδίων για τη χορήγηση θεραπείας καρκίνου θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση αυτών των παρενεργειών, και ο συνδυασμός τους με την ιντερφερόνη λυμπντα θα μπορούσε να επιτρέψει στο φάρμακο εγκλωβισμένο σε νανοσωματίδια να παραμείνει στο σώμα αρκετά για να έχει πλήρη αποτελέσματα.
Η ομάδα μας μελετά αν η άμεση ένεση ιντερφερόνης λυμπντα πριν από τη χημειοθεραπεία με νανοσωματίδια θα μπορούσε να βοηθήσει να περιοριστεί η ποσότητα του φαρμάκου που βρίσκεται σε υγιείς ιστούς, ενώ θα αυξάνει τη συγκέντρωσή του στους όγκους. Σε μια αρχική δοκιμή αυτής της στρατηγικής σε ποντίκια με καρκίνο του κολονού, όλα τα ποντίκια που έλαβαν ιντερφερόνη λυμπντα παρουσίασαν αυξημένο χρόνο επιβίωσης και μειωμένη απώλεια βάρους. Μια καλύτερη κατανόηση του πώς συμβαίνει αυτό το αποτέλεσμα θα μπορούσε να βοηθήσει τους ερευνητές να δοκιμάσουν τελικά αυτή την προσέγγιση στη θεραπεία καρκίνου σε ανθρώπους.
Οι επιστήμονες έχουν πολύ δρόμο μπροστά τους για να αναπτύξουν νανοσωματίδια που είναι εξίσου αποτελεσματικά με τους ιούς στην είσοδο στα κύτταρα. Αλλά η ελπίδα μας είναι ότι η εκμετάλλευση μιας ανοσολογικής αντίδρασης που εξελίχθηκε πριν από περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια για την πρόληψη ιογενών λοιμώξεων θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση των τοξικών παρενεργειών της θεραπείας, ενώ παράλληλα θα βελτιώνει την αποτελεσματικότητά της.