Léčba rakoviny je jedním ze zásadních témat laboratoří po celém světě. Vzhledem k tomu, že stále neexistuje univerzální léčba, se vědci snaží cílit terapii na jednotlivé nádory. K tomu by jim mohl pomoct i nový objev vědců z MIT, kterým se povedlo navrhnout nanočástici tak, aby dovedla na místo určení více léčiv najednou a to v poměru, který je žádoucí. Článek byl publikován v časopise Nature Nanotechnology.
S cílem pomoci řešit tyto problémy navrhli chemici z MIT nanočástice, které lze naplnit více léčivy ve snadno kontrolovatelném poměru. Díky tomu byli vědci schopni vypočítat a následně dodat optimální poměr tří léků používaných k léčbě mnohočetného myelomu.
"Tzv. synergická kombinovaná léčba rakoviny je pro vědce velmi zajímavá. Léčiva k zabití rakovinné buňky využívají často známý mechanismus, ale mnohdy nevíme, jaký bude jejich správný poměr," říká Jeremiah Johnson, profesor chemie na MIT a jeden z hlavních autorů studie pro ScienceDaily.
Jeho výzkum provedený na myších potvrdil, že léčiva v synergickém poměru nesená nanočásticemi zmenšují nádory mnohem více, než pokud jsou podána ve stejném poměru bez nanočástic. Navíc díky tomu dochází k hromadění částic až v místě nádoru, čímž se snižují jejich vedlejší účinky.
Nanočástice jako kartáček: Každá štětina jiné léčivo
Výroba částicaa jejich výzkum byl velmi komplexní. Molekuly léčiv se nejdříve vypnou navázáním na stavební bloky a poté se smíchají ve specifickém poměru pro jejich polymerizaci (zmnožení). Tím se vytvoří řetězce, které se větví od centrální páteře, čímž molekula získá strukturu podobnou kartáčku s inaktivovanými léčivy. Odštěpením značky, která drží léčivo na páteři, se uvolní účinná látka.
"Pokud chceme vyrobit kartáček, který má v sobě dvě a více léčiv, musíme jednoduše syntetizovat různé stavební bloky spojené s léčivy, smíchat je dohromady a polymerizovat. Výsledné kartáčky mají stejnou velikost a tvar jako kartáčky obsahující pouze jedno léčivo, jen jich mají v sobě víc," říká Johnson.
Zajímavost:
Tvar kartáčku je všem známý. Struktura nanočástic se však dá připodobnit i ke tvaru rostliny. Štětkovec (Callistemon) má nápadně dlouhá květenství zbarvená červeně nebo žlutě. Jsou rozšířené hlavně v Austrálii a Tasmánii. Vy je můžete spatřit v českých botanických zahradách.
Foto: Nicole Wreyford, Unsplash
Ve studii vědci nejprve testovali částice nesoucí pouze jedno léčivo: bortezomib, používající se k léčbě mnohočetného myelomu, rakoviny, která postihuje typ B-buněk známých jako plazmatické buňky. Bortezomib je inhibitor tzv. proteazomu, který zabraňuje rakovinným buňkám odbourávat přebytečné bílkoviny, které produkují. Hromadění bílkovin nakonec způsobí odumření nádorových buněk. Ve zkratce se dá říct, že bortezomib tak dlouho dělá v buňkách nepořádek, až prasknou.
Pokud je bortezomib podáván samostatně, má tendenci se hromadit v červených krvinkách, které mají vysokou koncentraci proteazomu. Když vědci podali svou verzi léku myším, zjistili, že se částice hromadí především v plazmatických buňkách, protože struktura kartáčku chrání lék před okamžitým uvolněním, což mu umožňuje cirkulovat dostatečně dlouho na to, aby dosáhl svého cíle.
Víc kombinací, víc možností, méně rakoviny
Pomocí částic mohli vědci analyzovat řadu různých kombinací léčiv, aby vyhodnotili, které z nich jsou nejúčinnější. V současné době vědci testují potenciální kombinace léků tak, že vystavují izolované rakovinné buňky různým koncentracím více léků. Výsledky se však často nepromítnou do klinických zkoušek, protože každý lék se v lidském těle distribuuje a vstřebává jinak.
"Pokud do těla vstříknete tři léky, pravděpodobnost, že se správný poměr léků dostane k rakovinné buňce ve stejnou dobu, může být velmi nízká. Léky mají různé vlastnosti, které způsobují, že se dostávají na různá místa, a to poměrně výrazně ztěžuje převod těchto zjištěných synergických poměrů léků," říká Johnson.
Dodání všech tří léčiv společně v jedné částici by mohlo tuto překážku překonat a usnadnit aplikaci synergických poměrů. Díky snadnému vytváření částic typu kartáčku s různými koncentracemi léčiv mohli výzkumníci porovnat částice nesoucí různé poměry bortezomibu a dvou dalších léčiv používaných k léčbě mnohočetného myelomu: imunostimulačního léčiva zvaného pomalidomid a dexametazonu, protizánětlivého léčiva, které se používá k léčbě mnohočetného myelomu.
Vystavení částic rakovinným buňkám v laboratorní misce odhalilo kombinace, které byly synergické, ale tyto kombinace se lišily od synergických poměrů, které byly zjištěny při použití léčiv nevázaných na lahvičku.
"To nám říká, že kdykoli se snažíte vyvinout synergickou kombinaci léčiv, kterou nakonec plánujete podávat v nanočástici, měli byste měřit synergii v kontextu nanočástice," říká Johnson. "Pokud ji změříte pro samotná léčiva a pak se pokusíte vytvořit nanočástici s tímto poměrem, nemůžete zaručit, že bude stejně účinná."
Nové kombinace umožní další přístup k léčbě
Při testech na dvou myších modelech mnohočetného myelomu vědci zjistili, že lahvičky se třemi léky se synergickým poměrem významně inhibují růst nádoru ve srovnání s volnými léky podávanými ve stejném poměru a se směsmi tří různých lahviček s jedním lékem. Zjistili také, že jejich kartáčky obsahující pouze bortezomib byly velmi účinné při zpomalování růstu nádoru, pokud byly podávány ve vyšších dávkách. Ačkoli je bortezomib schválen pro léčbu krevních nádorů, jako je mnohočetný myelom, nikdy nebyl schválen pro léčbu solidních nádorů kvůli svému omezenému terapeutickému oknu a biologické dostupnosti.
"S radostí jsme zjistili, že proléčivo bortezomib ve formě kartáčku je samo o sobě vynikajícím lékem, který vykazuje lepší účinnost a bezpečnost ve srovnání se sandardním bortezomibem, a to nás vedlo k tomu, abychom se pokusili tuto molekulu uvést na kliniku jako inhibitor proteazomu nové generace," říká Johnson. "Má zcela jiné vlastnosti než klasický bortezomib a dává možnost širšího terapeutického indexu pro léčbu rakoviny, u které se bortezomib dosud nepoužíval."
Johnson, Nguyen a jeho kolega Yivan Jiang založili společnost Window Therapeutics, která pracuje na dalším vývoji těchto částic pro testování v klinických studiích. Společnost také doufá, že prozkoumá další kombinace léků, které by mohly být použity proti jiným typům rakoviny.
Zdroj: ScienceDaily, dx.doi.org/10.1038/s41565-022-01310-1 (if: 39,2)
Foto: National Cancer Institute, Unsplash
Více z nanotechnologií na CZECHSIGHT:
Michaela Novotná
Veronika Zvolská
Vstup do diskuze