Τρισδιάστατα ενέσιμα εμβόλια για την καταπολέμηση του καρκίνου

Ενας από τους λόγους που ο καρκίνος είναι τόσο θανατηφόρος είναι ότι μπορεί να αποφύγει την επίθεση του ανοσοποιητικού συστήματος, γεγονός που επιτρέπει στους όγκους να αναπτυχθούν και να εξαπλωθούν.

Οι επιστήμονες προσπαθούν να προκαλέσουν την αντίδραση του ανοσοποιητικού συστήματος, μέθοδος που είναι γνωστή ως ανοσοθεραπεία, ώστε να τεθεί σε κατάσταση επίθεσης απέναντι στον καρκίνο καταπολεμώντας τον και χτίζοντας μακράς διάρκειας ανοσοποιητική αντίσταση απέναντι στα καρκινικά κύτταρα.

Τώρα, ερευνητές από το Ινστιτούτο Wyss και τη Σχολή Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Χάρβαρντ παρουσίασαν μία μη χειρουργική έγχυση προγραμματιζόμενων βιοϋλικών που συγκεντρώνονται σε μια τρισδιάστατη δομή in vivo (σε ζωντανό οργανισμό) και μπορούν να καταπολεμήσουν ή ακόμα και να βοηθήσουν στην πρόληψη του καρκίνου, καθώς επίσης και των λοιμωδών νόσων, όπως ο HIV. Τα αποτελέσματα της μελέτης τους δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature Biotechnology.

«Μπορούμε να δημιουργήσουμε τρισδιάστατες δομές χρησιμοποιώντας ελάχιστα επεμβατική παράδοση εμπλουτίζοντας και ενεργοποιώντας τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος του ξενιστή, να στοχεύσουν και να επιτεθούν στα επιβλαβή κύτταρα σε βιολογικό περιβάλλον», αναφέρει ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης, δρ David Mooney, μέλος του Ινστιτούτου Wyss και ο Robert Pinkas, καθηγητής της Εμβιομηχανικής στη Σχολή Μηχανικής και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Χάρβαρντ.

Μικροσκοπικές βιοδιασπώμενες ραβδοειδείς δομές, κατασκευασμένες από διοξείδιο του πυριτίου που είναι γνωστές ως μεσοπορώδεις ράβδοι πυριτίου (MSRs), μπορούν να φορτωθούν με βιολογικά και χημικά συστατικά του φαρμάκου και στη συνέχεια να μπουν με ένεση ακριβώς κάτω από το δέρμα. Οι ράβδοι θα συγκεντρωθούν στο σημείο εμβολιασμού για να σχηματίσουν ένα τρισδιάστατο καλούπι, σα να ρίχνει κανείς ένα κουτί σπίρτα σε ένα σωρό πάνω σε ένα τραπέζι. Οι πορώδεις χώροι στη στοίβα των MSRs είναι αρκετά μεγάλοι για να συγκεντρώσουν και να γεμίσουν με δενδριτικά κύτταρα τα οποία είναι κύτταρα που «επιτηρούν» και παρακολουθούν το σώμα, προκειμένου να προκαλέσουν ανοσολογική απόκριση όταν ανιχνευθεί μια επιβλαβής παρουσία.

Μεσοπορώδεις ράβδοι πυριτίου σε νανο-μεγέθη έχουν ήδη καθιερωθεί λόγω της χρησιμότητάς τους στο χειρισμό μεμονωμένων κυττάρων εκ των έσω, όμως αυτή είναι η πρώτη φορά που μεγαλύτερα σωματίδια χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν ένα τρισδιάστατο καλούπι σε ζωντανό οργανισμό (in vivo) που μπορεί να προσελκύσει δεκάδες εκατομμύρια κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος», υποστηρίζουν οι ερευνητές.

Οι MSRs συντίθενται στο εργαστήριο και κατασκευάζονται με μικρές οπές που είναι γνωστές ως «νανο-πόροι» στο εσωτερικό τους. Οι «νανο-πόροι» μπορούν να γεμίσουν με συγκεκριμένες κυτοκίνες, ολιγονουκλεοτίδια, μεγάλα πρωτεϊνικά αντιγόνα ή οποιαδήποτε ποικιλία φαρμάκων που παρουσιάζουν ενδιαφέρον επειδή επιτρέπουν έναν τεράστιο αριθμό πιθανών συνδυασμών για τη θεραπεία μιας σειράς λοιμώξεων.

Παρά το γεγονός ότι στην παρούσα φάση οι επιστήμονες έχουν επικεντρωθεί στην ανάπτυξη ενός εμβολίου κατά του καρκίνου, στο μέλλον θα είναι σε θέση να χειριστούν τα δενδριτικά κύτταρα ή άλλους τύπους κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος τοποθετώντας στο τρισδιάστατο καλούπι διαφόρων ειδών κυτοκίνες που απελευθερώνονται από τις μεσοπορώδεις ράβδους πυριτίου και ως εκ τούτου να ελέγξουν την εισαγωγή και απελευθέρωση διαφόρων πρωτεϊνών και φαρμάκων προκειμένου να χειριστούν το ανοσοποιητικό σύστημα και να αντιμετωπίσουν πολλαπλές ασθένειες.

Ανοσοποιητικός «συναγερμός»

Μόλις η τρισδιάστατη δομή συγκεντρώσει τα δενδριτικά κύτταρα, τα φάρμακα που περιέχονται μέσα στις MSRs θα απελευθερωθούν και θα ξεκινήσουν τα ταξίδια τους πυροδοτώντας μια ανοσοαπόκριση σε όλο το σώμα. Τα ενεργοποιημένα δενδριτικά κύτταρα θα εγείρουν συναγερμό και θα κατευθύνουν το ανοσοποιητικό σύστημα να ξεκινήσει επίθεση εναντίον συγκεκριμένων επιβλαβών κυττάρων, όπως είναι τα καρκινικά. Στη συνέχεια οι MSRs θα βιοδιασπαστούν και θα διαλυθούν με φυσικό τρόπο μέσα σε λίγους μήνες.

Μέχρι στιγμής οι ερευνητές δοκίμασαν το τρισδιάστατο εμβόλιο σε ποντικούς και βρήκαν ότι ήταν ιδιαίτερα αποτελεσματικό. Το πείραμα έδειξε πως το ποντίκι – ξενιστής προσέλκυσε εκατομμύρια δενδριτικά κύτταρα προτού τα διασπείρει στους λεμφαδένες και προκαλέσει μια ισχυρή ανοσολογική απόκριση.

Τα εμβόλια παρασκευάζονται γρήγορα και εύκολα ώστε μπορούν δυνητικά να είναι ευρέως διαθέσιμα πολύ γρήγορα στην περίπτωση νεοεμφανιζόμενων λοιμωδών νόσων.

«Περιμένουμε τα τρισδιάστατα εμβόλια να είναι ευρέως χρήσιμα για πολλές ρυθμίσεις και να είναι εύκολο να τα διαχειριστεί κανείς τόσο εντός όσο και εκτός νοσοκομείου», τόνισε ο Mooney.

Δεδομένου δε ότι το εμβόλιο λειτουργεί προκαλώντας μια ανοσοαπόκριση, η μέθοδος θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ακόμα και προληπτικά με την οικοδόμηση αντίστασης από πλευράς του ανοσοποιητικού συστήματος, ακόμα και πριν από τη μόλυνση.

«Η ενέσιμη ανοσοθεραπεία που χρησιμοποιεί προγραμματιζόμενα βιοϋλικά θα μπορούσε να αποτελέσει ένα ισχυρό μέσο παράδοσης στοχευμένης θεραπείας αλλά και προληπτικής φροντίδας για την καταπολέμηση μιας σειράς από θανατηφόρες λοιμώξεις, συμπεριλαμβανομένων του HIV, του Έμπολα και βεβαίως του καρκίνου», τόνισε ο Ιδρυτικός Διευθυντής του Ινστιτούτου Wyss δρ Donald Ingber.

«Πρόκειται για μία ελάχιστα επεμβατική μέθοδο που μπορεί να παραδώσει θεραπείες που λειτουργούν με την ενίσχυση της απόκρισης του ανοσοποιητικού συστήματος απέναντι σε ασθένειες που προηγουμένως ήταν σε θέση να παρακάμψουν την ανίχνευση του ανοσοποιητικού συστήματος», κατέληξε.