Odpady biologiczne pomagają w precyzyjnym leczeniu nowotworów
Diagnozowanie i leczenie raka często bazuje na osobnych technologiach, co oznacza, że lekarze mogą potrzebować różnych procedur do lokalizacji nowotworów, oceny ich charakterystyki oraz przeprowadzenia leczenia. Opracowanie bezpieczniejszych narzędzi, które łączyłyby te funkcje, może przyczynić się do zwiększenia precyzji opieki onkologicznej, jednocześnie zmniejszając ciężar ponoszonych przez pacjentów.
Wielofunkcyjne nanohybrydy z biomasy
W ramach realizowanego przy wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie) projektu UNAT(odnośnik otworzy się w nowym oknie) przeprowadzono badania nad ultramałymi nanohybrydami na bazie węgla, opracowanymi w celu połączenia obrazowania nowotworów i terapii na jednej platformie. Poprzez integrację organicznych struktur węglowych ze składnikami metalowymi naukowcy starali się wykorzystać ich komplementarnych właściwości w zastosowaniach teranostycznych. Podejście to kładzie nacisk na zrównoważoną syntezę. Rdzenie węglowe można wytwarzać z biomasy i odpadów biologicznych, w tym z fusów z kawy(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oraz łupin orzeszków ziemnych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), co stanowi alternatywne źródło produkcji nanomateriałów. Powstałe w ten sposób nanohybrydy można funkcjonalizować, aby kontrolować sposób ich oddziaływania z komórkami biologicznymi oraz miejsca ich gromadzenia się.
Obrazowanie i leczenie odbywające się na jednej platformie
„Nanohybrydy węglowe opracowane w ramach projektu UNAT stanowią bardzo obiecujące narzędzie medyczne nowej generacji, ponieważ płynnie łączą zaawansowaną diagnostykę i terapię celowaną w jedną, ultramałą platformę”, wyjaśnia kierownik projektu Vladimir Lysenko. Ich niewielkie rozmiary (mniej niż 20 nm) oraz właściwości fizykochemiczne pozwalają nanohybrydom generować różne sygnały obrazowe. W odróżnieniu od standardowych klinicznych środków kontrastowych nanohybrydy UNAT są bimodalne i emitują wielospektralną fluorescencję, przez co umożliwiają wizualizację komórek i obrazowanie śródoperacyjne w wysokiej rozdzielczości. Jednocześnie pozwalają na wysokokontrastowe obrazowanie rezonansu magnetycznego (MRI) tkanek głębokich. W praktyce klinicznej oznaczałoby to, że jeśli w określonym obszarze pojawią się zarówno sygnały fluorescencyjne, jak i sygnały MRI, istnieje wysokie prawdopodobieństwo, iż jest to tkanka nowotworowa. Co istotne, ich ultramałe rozmiary hydrodynamiczne i ujemny ładunek powierzchniowy zapewniają szybkie i skuteczne wydalanie zarówno drogą nerkową, jak i wątrobowo-żółciową. Praktycznie eliminuje to ryzyko długoterminowej toksyczności.
W kierunku stworzenia spersonalizowanej opieki onkologicznej
Zespół UNAT wykazał potencjał tych nanohybryd nie tylko jako środków obrazujących, ale także jako narzędzi terapeutycznych. Kilka kropek węglowych wykazało in vivo wewnętrzną aktywność przeciwnowotworową(odnośnik otworzy się w nowym oknie), przy czym preparat bogaty w azot osiągnął nawet 93% zahamowanie wzrostu guza i zmniejszył przerzuty do płuc w modelu mysim. Nanohybrydy zawierające gadolin wykazały działanie radiosensybilizujące przy wielokrotnym podawaniu in vivo, co doprowadziło do 97% zahamowania wzrostu guza. Chociaż zanim możliwe będzie podejście do zastosowania klinicznego, pozostaje jeszcze wiele do zrobienia, wyniki badań UNAT stanowią podstawę do dalszych prac. Naukowcy będą musieli wyjaśnić mechanizmy silnego działania przeciwnowotworowego, zoptymalizować sposób podawania oraz przetestować nanohybrydy w szerszej gamie modeli nowotworów. Kolejny etap obejmie również ochronę własności intelektualnej, zwiększenie skali syntezy zgodnie z dobrymi praktykami wytwarzania oraz przeprowadzenie formalnych badań toksykologicznych i farmakokinetycznych przed potencjalnymi badaniami klinicznymi fazy I. Jeśli te prace te przebiegną pomyślnie, technologia multimodalna mogłaby przyczynić się do bardziej spersonalizowanej opieki onkologicznej oraz wspierać bardziej ukierunkowane decyzje terapeutyczne i monitorowanie odpowiedzi na leczenie w czasie. „Zamiast bazować wyłącznie na reakcjach obserwowanych w populacji, takie podejście mogłoby pomóc w identyfikacji pacjentów, którzy z największym prawdopodobieństwem odniosą korzyści z danej metody leczenia”, dodaje na koniec Lysenko.
