Νέο νανοϋλικό από σίδηρο εξοντώνει καρκινικά κύτταρα χωρίς να βλάπτει υγιή ιστό
Το έργο, με επικεφαλής τους Oleh Taratula, Olena Taratula και Chao Wang από το Κολλέγιο Φαρμακευτικής του OSU, δημοσιεύτηκε στο Advanced Functional Materials.
Εμπλουτίζοντας τη Χημειοδυναμική Θεραπεία
Η ανακάλυψη ενισχύει τον αναπτυσσόμενο τομέα της χημειοδυναμικής θεραπείας (CDT). Αυτή η ανερχόμενη στρατηγική θεραπείας του καρκίνου εκμεταλλεύεται τις μοναδικές χημικές συνθήκες που βρίσκονται μέσα στους όγκους. Σε σύγκριση με τον φυσιολογικό ιστό, τα καρκινικά κύτταρα τείνουν να είναι πιο όξινα και να περιέχουν υψηλότερα επίπεδα υπεροξειδίου του υδρογόνου.
Η παραδοσιακή CDT χρησιμοποιεί αυτές τις συνθήκες του όγκου για να πυροδοτήσει τον σχηματισμό υδροξυλικών ριζών, εξαιρετικά δραστικών μορίων από οξυγόνο και υδρογόνο που περιέχουν ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο. Αυτά τα δραστικά είδη οξυγόνου βλάπτουν τα κύτταρα μέσω οξείδωσης, αφαιρώντας ηλεκτρόνια από απαραίτητα συστατικά όπως λιπίδια, πρωτεΐνες και DNA.
Πιο σύγχρονες προσεγγίσεις CDT έχουν επίσης επιτύχει τη δημιουργία μονήρους οξυγόνου εντός των όγκων. Το μονήρες οξυγόνο είναι ένα άλλο δραστικό είδος οξυγόνου, που ονομάστηκε έτσι για την κατάσταση του ενός ηλεκτρονικού του σπιν, σε αντίθεση με τις τρεις καταστάσεις σπιν που παρατηρούνται στα πιο σταθερά μόρια οξυγόνου που υπάρχουν στον αέρα.
Υπέρβαση των Περιορισμών των Υπαρχόντων Ουσιών CDT
«Ωστόσο, οι υπάρχουσες ουσίες CDT έχουν περιορισμούς», δήλωσε ο Oleh Taratula. «Παράγουν αποτελεσματικά είτε υδροξυλικές ρίζες είτε μονήρες οξυγόνο, αλλά όχι και τα δύο, και συχνά τους λείπει επαρκής καταλυτική δραστηριότητα για να διατηρήσουν ισχυρή παραγωγή δραστικών ειδών οξυγόνου. Κατά συνέπεια, οι προκλινικές μελέτες συχνά δείχνουν μόνο μερική υποχώρηση του όγκου και όχι διαρκές θεραπευτικό όφελος.»
Για να αντιμετωπίσει αυτές τις αδυναμίες, η ομάδα ανέπτυξε ένα νέο νανο-ενεργό ουσία CDT κατασκευασμένο από ένα μεταλλικό-οργανικό πλαίσιο (MOF) με βάση τον σίδηρο. Αυτή η δομή είναι ικανή να παράγει τόσο υδροξυλικές ρίζες όσο και μονήρες οξυγόνο, αυξάνοντας τη δυνατότητά της να καταπολεμά τον καρκίνο. Το MOF επέδειξε ισχυρή τοξικότητα σε πολλαπλές σειρές καρκινικών κυττάρων, ενώ προκάλεσε ελάχιστη βλάβη σε μη καρκινικά κύτταρα.
Ολοκληρωτική Υποχώρηση Όγκου σε Ποντίκια
«Όταν χορηγήσαμε συστηματικά τη νανο-ενεργό μας ουσία σε ποντίκια με ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα του μαστού, συσσωρεύτηκε αποτελεσματικά στους όγκους, παρήγαγε ισχυρά δραστικά είδη οξυγόνου και εξάλειψε πλήρως τον καρκίνο χωρίς ανεπιθύμητες ενέργειες», δήλωσε η Olena Taratula. «Είδαμε πλήρη υποχώρηση του όγκου και μακροχρόνια πρόληψη της υποτροπής, όλα αυτά χωρίς να παρατηρήσουμε καμία συστηματική τοξικότητα.»
Σε αυτά τα προκλινικά πειράματα, οι όγκοι εξαφανίστηκαν εξ ολοκλήρου και δεν επέστρεψαν, και τα ζώα δεν έδειξαν σημάδια επιβλαβών παρενεργειών.
Επόμενα Βήματα προς Ευρύτερη Θεραπεία του Καρκίνου
Πριν προχωρήσουν σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους, οι ερευνητές σχεδιάζουν να δοκιμάσουν τη θεραπεία σε επιπλέον τύπους καρκίνου, συμπεριλαμβανομένου του επιθετικού καρκίνου του παγκρέατος, για να προσδιορίσουν εάν η προσέγγιση μπορεί να είναι αποτελεσματική σε ένα ευρύ φάσμα όγκων.
Άλλοι συντελεστές της μελέτης περιελάμβαναν τους ερευνητές του Oregon State Kongbrailatpam Shitaljit Sharma, Yoon Tae Goo, Vladislav Grigoriev, Constanze Raitmayr, Ana Paula Mesquita Souza και Manali Parag Phawde. Η χρηματοδότηση παρείχε το Εθνικό Ινστιτούτο Καρκίνου του Εθνικού Ινστιτούτου Υγείας και το Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας Παιδιών και Ανθρώπινης Ανάπτυξης Eunice Kennedy Shriver.