Nanocząsteczki dostarczają leki bezpośrednio do mózgu
Nowotwory mózgu są niezwykle trudne do leczenia z powodu ich inwazyjnego charakteru i wysokiej agresywności. Kolejną ważną przeszkodą jest naturalna bariera występująca w naszych ciałach, oddzielająca mózg od ogólnego krążenia, co znacząco utrudnia leczenie chorób mózgu przy pomocy leków ogólnych.
Nowatorski sposób dostarczania leków oparty na polimerach
Uczestnicy projektu HyGlio, realizowanego dzięki wsparciu z programu „Maria Skłodowska-Curie”, zajęli się problemem dostarczania leków do mózgu i obrazowania, opracowując w tym celu wielofunkcyjne narzędzie oparte na polimerach, które łączy hydrożele i nanocząsteczki. „Dzięki połączeniu możliwości hydrożeli i nanocząsteczek możemy połączyć korzyści płynące z długiego uwalniania oferowane przez hydrożele, a także możliwości nanocząsteczek w zakresie ukierunkowanego działania. Mamy nadzieję, że takie podejście pozwoli nam wydłużyć czas przebywania leku w obszarze nowotworu”, wyjaśnia Clara Mattu, stypendystka programu „Maria Skłodowska-Curie”. Projekt HyGlio opierał się na współpracy pomiędzy Politechniką w Turynie i Houston Methodist Research Institute w Stanach Zjednoczonych, gdzie stypendystka spędziła dwa lata w ramach wyjazdowej części prac. Opracowując cząsteczki dostarczające leki, naukowcy muszą brać pod uwagę właściwości powierzchniowe nośników nanocząsteczkowych, które determinują oddziaływania komórkowe, wpływają na biodystrybucję in vivo oraz gromadzenie się ich w guzie nowotworowym. Biorąc pod uwagę wszystkie te kwestie, badaczka wykorzystała oparte na poliuretanie nanocząsteczki o średnicy 100-200 nm w roli nośnika leku. Wykorzystane nanocząsteczki zawierały zarówno domeny hydrofobowe, jak i hydrofilowe, które zwiększały powinowactwo do leków hydrofilowych i hydrofobowych, co z kolei przełożyło się na znacznie lepszą biodystrybucję oraz wydłużenie okresu biologicznego półtrwania leku w organizmie. Badaczka połączyła także nanocząsteczki z hydrożelami, które pozwalają na zlokalizowane podawanie leków i na ich powolne uwalnianie. Zastosowanie hydrożeli aktywujących się wraz ze zmianami temperatury umożliwiło zapewnienie leku zachowującego płynną formę w temperaturze pokojowej, co umożliwia jego wprowadzenie do organizmu. Po iniekcji i osiągnięciu temperatury ciała żel szybko tworzy trójwymiarową sieć. W celu badania nowotworu Mattu wykorzystała nanocząsteczki do dostarczenia markerów fluorescencyjnych oraz innych wskaźników, które pozwalają na obrazowanie guza metodą rezonansu magnetycznego. „Wspólnie z innymi naukowcami udało nam się wykazać, że jednoczesne dostarczanie leków oraz markerów jest możliwe dzięki zastosowaniu nanocząsteczek”, podkreśla badaczka.
Skuteczność dostarczania leków z pomocą hydrożelu
Pomimo tego, że zaprezentowane podejście jest obecnie we wczesnych fazach rozwoju, wstępne dane zgromadzone w ramach badań in vivo wskazują, że połączenie hydrożeli i nanocząsteczek jest bezpieczne, a także – co najważniejsze – że nanocząsteczki mogą dłużej pozostawać w mózgu i w pobliżu nowotworu. U zwierząt doświadczalnych chorych na nowotwory nanocząsteczki z lekami przetrwały nawet do 10 dni po wstrzyknięciu ich bezpośrednio do guza, co więcej, naukowcy zaobserwowali także dobrą biodystrybucję leku w nowotworze i dłuższy czas przeżycia zwierząt. W wyniku leczenia zmianie uległa także liczba i struktura unaczynienia nowotworu. Plany naukowców na przyszłość obejmują testowanie kombinacji leków w ramach strategii podwójnego uwalniania, w przypadku których leki będą umieszczane częściowo w nanocząsteczkach, a częściowo w hydrożelu. Leczenie nowotworów często wymaga skoordynowanego i połączonego działania różnorodnych chemioterapii, które pozwalają na pokonanie odporności nowotworu na leki i poprawę stanu zdrowia osób chorych. Niekompatybilna farmakokinetyka i hydrofobowość różnych leków sprawiają jednak, że synergiczne leczenie staje się trudniejsze. Naukowcy skupieni wokół projektu HyGlio proponują rozwiązać ten problem poprzez połączenie hydrożelu z nanocząsteczkami na bazie poliuretanu, co pozwoli na jednoczesne dostarczanie leków hydrofobowych i hydrofilowych. Takie podejście przełoży się na maksymalną akumulację leku w okolicach nowotworu i zwiększy skuteczność leczenia.
Słowa kluczowe
HyGlio, lek, nanocząsteczka, hydrożel, dostarczanie leków, biodystrybucja, nowotwór mózgu, poliuretan
