Jak nanocząsteczki mogą napędzać rozprzestrzenianie się raka
Nowe badania pokazują, że niektóre nanomateriały, których naukowcy używają do zwalczania raka, mogą mieć odwrotny skutek: pomagać w rozprzestrzenianiu się guzów. Wyniki ujawniają, dlaczego może się to zdarzyć, i proponują nam sposób na przekształcenie tego ryzyka w korzyść terapeutyczną.
Nanotechnologia pojawiła się ostatnio jako innowacyjna droga leczenia raka.
Na przykład niektórzy badacze opracowali nanocząsteczki złota, które mogą „wyszukiwać” komórki rakowe i rozdrabniać je od wewnątrz.
Inni jednak używali nanokapsułek do dostarczania skoncentrowanych leków w niezwykle precyzyjny sposób, unikając skutków ubocznych, które mogłaby wywołać konwencjonalna chemioterapia.
Ale z czego są wykonane te „nanonośniki” i czy materiały, których naukowcy używają w nanomedycynie, mogą pomóc, a nie przeszkodzić w rozprzestrzenianiu się raka?
W celach terapeutycznych naukowcy najczęściej wykorzystują m.in. złoto, dwutlenek tytanu, srebro i dwutlenek krzemu.
Jednak nowe badania - których wyniki pojawiają się teraz w czasopiśmie Nature Nanotechnology - Sugeruje, że te nanomateriały mogą ułatwiać rozprzestrzenianie się komórek rakowych, zwiększając lukę między komórkami naczyń krwionośnych i umożliwiając łatwiejszą migrację komórek rakowych do nowych miejsc.
Naukowcy z National University of Singapore (NUS) niedaleko Clementi doszli do tego wniosku po zbadaniu kilku modeli raka piersi u gryzoni.
Pierwszym autorem artykułu jest Fei Peng z Katedry Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej Wydziału Inżynierii NUS.
Peng i współpracownicy nazwali to zjawisko „nieszczelnością śródbłonka wywołaną nanomateriałami” (NanoEL). W swoim artykule sugerują również nowe sposoby, w jakie twórcy leków mogliby wykorzystać to odkrycie do opracowania skuteczniejszych terapii raka i innych schorzeń.
Nanocząsteczki mogą przyspieszyć rozwój raka
Peng i zespół odkryli, że NanoEL przyspiesza przemieszczanie się komórek rakowych z pierwotnego miejsca guza do nowych miejsc i pomaga komórkom nowotworowym, które już są w ruchu, uniknąć krążenia krwi.
David Leong, profesor nadzwyczajny w Katedrze Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej na Wydziale Inżynierii NUS, jest jednym z liderów badania.
Wyjaśnia znaczenie tych wyników, mówiąc: „Dla pacjenta z rakiem bezpośrednią konsekwencją naszych ustaleń jest to, że długoterminowa, istniejąca wcześniej ekspozycja na nanocząsteczki - na przykład poprzez produkty codziennego użytku lub zanieczyszczenia środowiska - może przyspieszyć progresję raka, nawet jeśli nie podaje się nanomedycyny ”.
Nanocząsteczki mogą często znajdować się w przetworzonej żywności i produktach kosmetycznych, takich jak kremy i płyny.
„Interakcje między tymi maleńkimi nanomateriałami”, kontynuuje Leong, „a układami biologicznymi w organizmie należy wziąć pod uwagę podczas projektowania i opracowywania nanomedycyny przeciwnowotworowej”.
„Niezwykle ważne jest”, dodaje, „aby zapewnić, że nanomateriał dostarczający lek przeciwnowotworowy nie przyspieszy również w niezamierzony sposób progresji guza”.
„Wraz z rozwojem nowych przełomów w nanomedycynie musimy jednocześnie zrozumieć, co powoduje, że te nanomateriały wywołują nieoczekiwane rezultaty”.
David Leong
Od wroga do przyjaciela
Autorzy badania wyjaśniają również, że moglibyśmy wykorzystać ten sam mechanizm, który mógłby stanowić lukę w leczeniu raka i kierować rozprzestrzenianiem się guza do dokładnie odwrotnego efektu.
Mówią, że przeciekanie naczyń krwionośnych może również ułatwić dostęp leków stosowanych w chemioterapii lub komórek macierzystych do uszkodzonych tkanek.
„Obecnie badamy zastosowanie efektu NanoEL”, mówi Leong, „do niszczenia niedojrzałych guzów, gdy jest niewiele lub nie ma nieszczelnych naczyń krwionośnych, które dostarczałyby leki przeciwnowotworowe do guzów”.
„Musimy bardzo ostrożnie stąpać po tej cienkiej linii i zoptymalizować czas, w którym guzy są narażone na działanie nanocząsteczek” - dodaje. „Może to pozwolić naukowcom na dotarcie do źródła choroby, zanim komórki rakowe rozprzestrzenią się i staną się wysoce opornym problemem”.
Oprócz raka możliwe jest również zastosowanie wyników badań w innych stanach obejmujących uszkodzone narządy i tkanki.
Współprzewodniczący badania Han Kiat Ho z Wydziału Farmacji na Wydziale Nauk NUS wyjaśnia dalej.
Według niego NanoEL „może być również wykorzystany w innych warunkach, w których awaria nieszczelności jest kluczową cechą. Na przykład urazy narządów, takie jak zwłóknienie wątroby, mogą powodować nadmierne blizny ”, mówi,„ powodując utratę nieszczelności, która ogranicza dopływ składników odżywczych przez naczynia krwionośne ”.
