Kanser: 'Akıllı ilaç dağıtımı' yolda
Yeni araştırma, antikanser ilaçların tümörlere daha önce hiç görülmemiş bir hassasiyetle ulaştırılmasının yolunu açıyor.
Yeni "akıllı ilaç verme" sistemi, ilaç yükünü yalnızca doğru sırada iki tümör sinyali ile karşılaştığında boşaltacak olan bir nanokapsül kullanıyor.
Bir "ilke kanıtı" makalesi - şimdi dergide yayınlandı Kimya Bilimi - Sistemin, tümörlerin içinde meydana gelen bir dizi iki duruma yanıt olarak nasıl başarılı bir şekilde performans gösterdiğini açıklar.
İlk koşul, belirli bir eşik üzerinde asitlikte bir artıştı ve ikincisi, seviyeleri belirli tümör türlerinde daha yüksek olan glutatyon adı verilen bir maddenin varlığıydı.
Bu iki koşulu - tam olarak bu sırayla - karşılamak, nanokapsüle "çok aşamalı tümör mikro ortamına" girdiğini bildirir ve ilaç yükünü serbest bırakmasına neden olur. Yalnızca bir koşulu karşılarsa veya bunları ters sırada karşılarsa, ilacı serbest bırakmaz.
Şangay'daki Doğu Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nde kimya profesörü olan kıdemli çalışma yazarı Wei-Hong Zhu ve ekibi, sistemi önce laboratuvar hücrelerinde ve ardından canlı farelerde test etti.
"Yeni nesil ilaçlar"
Nanokapsül, biri birinci koşulu karşıladığında ve diğeri ikincisi karşıladığında farklı olan benzersiz floresan işaretler salar - bu, ilaç dağıtımındaki ilerlemenin gerçekleştiği anda doğru bir şekilde izlenebileceği anlamına gelir.
Bu, sistemi daha doğru teşhis için "akıllı floresan sensör" olarak kullanma olasılığını açar.
Prof. Zhu, kendisinin ve meslektaşlarının araştırmanın belirli uyaranlara mantıklı bir şekilde yanıt verecek şekilde programlanabilecek "yeni nesil ilaçlara" yol açacağına inandıklarını söylüyor.
Yeni sistemlerinin ilaç dağıtımını başka bir düzeye taşımasının nedenlerinden biri, ilaç salınımını tetiklemek için OR mantığını değil, “dizi tabanlı VE mantığını” kullanmasıdır.
VEYA mantığını kullanan bir uygulama sistemi, yanıt vermek üzere programlandığı koşullardan herhangi birini karşıladığında ilacı serbest bırakır.
Öte yandan, sıra tabanlı AND mantığıyla, sistem ilacı yalnızca her iki koşul da doğru sırada karşılandığında serbest bırakır.
Bilim adamları, bu yaklaşımın ilacı "yıkıcı ortamlardan ve istenmeyen etkileşimlerden" daha iyi koruduğunu ve "gerektiğinde" salınımın daha doğru tetiklenmesini sağladığını öne sürüyor.
Nasıl çalışır
İlaç dağıtım sistemini "ilaç yükünü çevreleyen nanokapsül" olarak tanımlamak uygun olsa da, tam olarak böyle çalışmıyor.
Sistem aslında üç parçadan oluşan uzun molekülleri içerir. İlki bir flüoresan sinyali verir, ikincisi bir "ön ilaç" ve üçüncüsü uzun bir "polimer kuyruğu" dur. Ön ilaç salındığında antikanser ilaca metabolize olur.
PH veya asitlikteki değişikliklere "ultra hassas" yanıt verir. Kan dolaşımından (asitliğin daha düşük olduğu) tümör ortamına (asitliğin daha yüksek olduğu) geçtiğinde, pH'daki düşüşü algılar.
PH, programlanan eşikten yüksek olsa da, uzun moleküller "misel" adı verilen bir şekil oluşturur. Bu, tüm polimer kuyrukların dışarıda ve flüoresan birimlerinin merkezde olduğu bir küreyi andırır. Bu oluşumda, floresan sinyali bastırılır.
Ancak misel, pH'ın belirli bir eşiğin altına düştüğü bir ortama girdiğinde, oluşum çözülür ve uzun moleküller serbest bırakılır.
İlk gerçekleşen şey, flüoresan sinyalin artık bastırılmaması ve tespit edilebilmesidir. AND mantığının ilk koşulunun (pH'ta düşüş) karşılandığını gösterir.
Uzun moleküllerin serbest bırakılması, karşılandığında ikinci koşulun bir etkiye sahip olmasına izin verir. Bu durumda, glutatyona maruz kalma, uzun molekül ile ön ilaç arasındaki bağı keser. Ön ilaç piyasaya sürüldüğünde, aktif antikanser ilaca metabolize olmakta serbesttir.
İki floresan sinyal
Ön ilacı kaybetmek, uzun molekülün kısalması ve halen yayılmakta olan flüoresan sinyalinin "renginde" veya dalga boyunda "yeşilden mor-kırmızıya" bir kaymaya neden olması anlamına gelir. Bu, AND mantığının ikinci koşulunun doğru sırada karşılandığına işaret eder.
Yazarlar, bu çift dalga boylu floresanın, sistemi "gerçek zamanlı üç boyutlu biyo-görüntülemeyi gerçekleştirmek için uygun" hale getirdiğini ve bunun "özellikle şüpheli lezyonlar için doğru hastalık teşhisi için güçlü bir araç" olabileceğini belirtiyorlar.
Ekip, sistemi hücrelerde ve canlı farelerde test ettiğinde, "mükemmel çok aşamalı tümör hedefleme yeteneği" sergilediğini keşfetti. Farelerde, aynı zamanda "antitümör aktivitesinde [...] tümörü neredeyse yok eden önemli bir artış" gösterdi.
"Bu mantıksal nanoprob, hassas programlanabilir ilaç dağıtım sistemleri için in vivo akıllı biyoalgılama problarının geliştirilmesi için bir prototip sağlıyor."
Prof. Wei-Hong Zhu
