Рак: „Интелигентна достава лекова“ је на путу
Ново истраживање утире пут до испоруке антиканцерогених лекова у туморе са нивоом прецизности који никада раније није виђен.
Нови систем „интелигентне испоруке лекова“ користи нанокапсулу која ће испразнити свој терет лекова само када наиђе на два туморска сигнала у тачној секвенци.
Рад „доказа принципа“ - сада објављен у часопису Хемијске науке - описује како је систем успешно функционисао као одговор на низ од два стања која се јављају унутар тумора.
Први услов је био пораст киселости преко одређеног прага, а други је присуство супстанце назване глутатион, чији су нивои већи код одређених врста тумора.
Испуњавање ова два услова - управо овим редоследом - обавештава нанокапсулу да улази у „вишестепено туморско микрооколно окружење“, узрокујући да ослободи свој лек. Ако испуњава само један услов или их испуњава обрнутим редоследом, не ослобађа лек.
Виши аутор студије Веи-Хонг Зху, професор хемије на Источнокинеском универзитету за науку и технологију у Шангају, и његов тим тестирали су систем прво у лабораторијским ћелијама, а затим на живим мишевима.
„Нова генерација лекова“
Нанокапсула ослобађа јединствене флуоресцентне маркере - један када испуњава први услов, а други, другачији када испуњава други - што значи да се напредак у испоруци лекова може тачно пратити како се догоди.
Ово отвара могућност коришћења система као „паметног флуоресцентног сензора“ за прецизнију дијагностику.
Проф Зху каже да он и његове колеге верују да ће истраживање довести до „нове генерације лекова“ која се може програмирати да логично одговори на одређене стимулусе.
Један од разлога што њихов нови систем подиже испоруку лекова на други ниво је зато што користи „логику засновану на секвенци И“, а не ИЛИ логику да покреће ослобађање лекова.
Систем за испоруку који користи ИЛИ логику ослобађа лек када испуњава било који од услова на које је програмиран да одговори.
Са логиком АНД заснованом на секвенци, с друге стране, систем ослобађа лек само када су оба услова испуњена у правом низу.
Научници сугеришу да овај приступ боље штити лек од „деструктивног окружења и нежељених интеракција“ и осигурава тачније покретање ослобађања „када је то потребно“.
Како то ради
Иако је прикладно систем за испоруку лекова описати као „нанокапсулу која затвара лекове“, ово није стриктно начин на који делује.
Систем се заправо састоји од дугих молекула састављених од три дела. Прва даје флуоресцентни сигнал, друга је „пролек“, а трећа је дугачки „полимерни реп“. Пролек се метаболише у лек против рака када се ослободи.
Реагује „ултра осетљиво“ на промене пХ или киселости. А када се пређе из крвотока (где је киселост нижа) у туморско окружење (где је киселост већа), осети пад пХ.
Иако је пХ већи од програмираног прага, дуги молекули формирају облик који се назива „мицела“. Ово подсећа на сферу, са свим полимерним реповима споља и флуоресцентним јединицама у центру. У овој формацији флуоресцентни сигнал је потиснут.
Али када мицела уђе у средину у којој пХ падне испод одређеног прага, формација се поништава и дуги молекули се пуштају.
Прво што се деси је да флуоресцентни сигнал више неће бити потискиван и може бити откривен. То указује да је први услов логике АНД (пад пХ) испуњен.
Ослобађање дугих молекула омогућава да други услов, када је испуњен, има ефекта. У овом случају, излагање глутатиону прекида везу између дугог молекула и пролека. Једном покренут, пролек се тада може слободно метаболизирати у активни лек против рака.
Два флуоресцентна сигнала
Губитак предлека значи да се дугачки молекул смањује, што доводи до померања „боје“ или таласне дужине флуоресцентног сигнала - који се и даље емитује - „од зелене до љубичасто-црвене“. То сигнализира да је други услов логике АНД испуњен у правом низу.
Аутори примећују да ова флуоресценција са двоталасном дужином чини систем „погодним за извођење тродимензионалне био-слике у реалном времену“, која може бити „моћно средство за прецизну дијагностику болести, посебно за сумњиве лезије“.
Када је тим тестирао систем у ћелијама и на живим мишевима, открио је да показује „одличну вишестепену способност циљања тумора“. Код мишева је такође показао „значајно побољшање антитуморске активности [...] скоро искорењивање тумора“.
„Ова наносонда са смислом за логику пружа прототип за развој ин виво интелигентних сонди за биосензибилност за прецизне програмабилне системе за испоруку лекова.“
Проф. Веи-Хонг Зху
