Tumorsejteket felfaló nanokukacok

Amerikai kutatóknak sikerült olyan mikroszkopikus méretű eszközt előállítaniuk, amely képes felkutatni a rákos sejteket a szervezetben, és megtelepedni azok felszínén. Az eredmény a célzott daganatterápiás szerek újabb alkalmazási lehetőségét ígéri.

A daganatok elleni küzdelem egyik legújabb, egyelőre kísérleti szakaszban lévő területe, hogy nanométeres (a milliméter milliomod része, 10^-9 m) méretű, mesterségesen előállított eszközökkel ("nanorobotokkal") juttatják célba a gyógyszermolekulákat. A véráramba került legtöbb nanorendszert azonban az immunrendszer sejtjei felismerik, és mint "idegen behatolót" gyorsan eltávolítják a szervezetből.

A Kaliforniai Egyetem és a Bostoni Műszaki Egyetem kutatóinak együttműködése révén most olyan eszköz született, amely - kijátszva a szervezet természetes védekezőrendszerét, az immunrendszert - hatékonyan képes felkutatni még az olyan apró tumorokat is, amelyeket a hagyományos módszerekkel még nem lehet kimutatni. A kutatók által "nanokukacnak" titulált felderítőt olyan természetes polimer felhasználásával készítették, amelynek segítségével az immunrendszer számára láthatatlanul képes a véráramban "őrjáratozni".

Az eddigi gömb alakú szerkezetekkel ellentétben - amelyek mindössze percekig voltak kimutathatóak a véráramban - a hosszúkás nanokukac órákon át képes a keringésben maradni. Ennek okát egyelőre nem ismerik a kutatók, de nagyon valószínű, hogy az anyagán kívül a találmány alakjának is kulcsfontosságú szerepe lehet a rejtőzködésben.

Biztató állatkísérletek

A Michael Sailor vezetette kutatócsoport tagjai nanométeres, gömb alakú, gyöngysor módjára egymáshoz illesztett vasoxid-egységekből "építették fel" a nanokukacok vázát. Egy ilyen váz körülbelül harminc nanométer hosszú, és nyolc egységből áll. A vas-oxid mágnesezhető vegyület, amely a daganatok diagnosztizálására leggyakrabban használt MRI-készülékkel könnyen kimutatható.

A vasoxid-vázat a dextrán nevű biopolimer származékával borították be. Ez az anyag az immunrendszer számára nem idegen, azaz nem vált ki immunválaszt. Ennek köszönheti tehát a nanokukac, hogy úgymond láthatatlanul juthat el céljáig, a tumorossá fajult sejtig.

A vas-oxid "bioburkolatához" a kutatók még egy különleges, F3 jelű peptidet (fehérjerészletet) is kapcsoltak. Ezt Erkki Ruoslahti professzor fejlesztette ki, s ez teszi képessé a nanokukacot céljának felkeresésére. Az F3 ugyanis egy olyan felismerő egység, amely csak a daganatsejtekre jellemző molekuláris elemekhez képes kapcsolódni. A nanokukac megnyújtott formája lehetővé teszi több F3 szállítását is, ami hatékony kapcsolódást eredményez a daganatsejt és a felderítő nanoeszköz között.

A tudósok mesterségesen tumorokat keltettek laboratóriumi egerekben, majd beoltották őket a nanokukacokkal. A felderítő eszközök megtalálták a daganatsejteket, s azokre kikötődve felgyűltek a tumorok felszínén. Amikor egészséges, daganatot nem tartalmazó egerekbe oltották a nanokukcokat, azok órákon át kimutathatóak maradtak a kísérleti állatok vérében. Ez is nagy eredménynek számít, hiszen minél tovább képes egy ilyen miniatűr diagnosztikai rendszer a véráramban maradni, azaz a szervezet minél nagyobb területét képes bejárni a keringésen keresztül, annál nagyobb eséllyel talál rá a daganatsejtekre.

Mellékhatásmentes rákterápia?

A nanokukacok jövőbeli felhasználása a legkülönfélébb célzott terápiák új lehetőségét rejti, hiszen a megfelelő "molekuláris irányítószámmal" (esetünkben az F3-mal) ellátott, az immunrendszer számára láthatatlan eszközök bármely szerv vagy szövet bármely részéhez odarendelhetőek lehetnek. Maximalizálni lehetne a rákgyógyszerek alkalmazásának hatékonyságát: a megfelelő irányító molekulával ellátott nanokukachoz kapcsolt kemoterápiás szer pontosan az adott daganatot alkotó sejtekhez szállítódna úgy, hogy a kezelés során az ártalmas hatóanyagra nézve minimálisra csökken az egészséges szövetek kitettsége.

Nem csupán a kezelés, de a diagnosztika terén is hatalmas előrelépést jelenthet az új módszer: mivel a nanokukacok fajlagosan kötődnek célpontjaikhoz, azaz a kapcsolat a célsejt és a nanoeszköz között teljesen egyedi, a rendszer a lehető legérzékenyebb módon, a szervezetben a legkisebb koncentrációban jelenlévő sejtcsoportok kimutatására is képessé válhat. Felfedhetővé válhatnak olyan apró tumorok is - legyenek azok a szervezet bármely pontján, bármely szöveten belül - amelyeket az általánosan használt módszerekkel még nem lehet kimutatni.

A kutatók most azon dolgoznak, hogy a nanokukacok dextrán-alapú burkolatához kémiailag megfelelő stabilitással kapcsoljanak terápiás hatóanyagokat, ezek felhasználásával folytatják tovább állatkísérleteiket.

A kutatók az Advanced Materials nevű tudományos folyóiratban tették közzé eredményeiket, Magnetic Iron Oxide Nanoworms for Tumor Targeting and Imaging címmel.