Onkologija ir nanomedicina (0)

VU Onkologijos instituto direktoriaus pavaduotojas mokslui ir plėtrai, prof. dr. habil. Ričardas Rotomskis sako, kad amerikiečiai prognozuoja jau 2020 metais visiškai naują vaistą. Tas vaistas bus sukurtas, naudojant nanotechnologijas. Dabartiniai vžio gydymo metodai (chemoterapija, švitinimas) neigiamai veikia žmogaus organizmą. Todėl ieškoma būdų, kaip tiesiogiai paveikti vėžinę ląstelę. Kaip nugabenti vaistus būtent į tą vietą, kur tūno auglys. JAV mokslininkai, dirbdami „Nanocancer“ programoje, sukurs „nanokonteinerius“ iš aukso, kuriuos pripildys toksiškų vaistų. Prie jų dar reiks prikabinti specifines molekules, kurios nukreiptų tokius nanokiautus į vėžinę ląstelę, ir po to, apšvietus tokį nanokiautą infraraudonąja šviesa, jis tiesiog išsilydys. Taip vaistai susikaups vėžinėje ląstelėje.

Naudojant nanotechnologijas, kuriami iš principo nauji vėžinių susirgimų gydymo ir diagnostikos metodai. Tačiau medikai ir mokslininkai vis daugiau sužino apie pagrindinius piktybinių navikų formavimosi mechanizmus. Nustatomi mutavę genai, jų produktai. Tokie, kaip baltymai. Naujos kartos vaistų molekulės efektyviai atpažįsta kai kuriuos vėžinių ląstelių paviršiuje esančius receptorius – baltymų molekules. Taip gydoma viena krūties vėžio forma. Vaistas naikina ląsteles, kurios turi aktyvų geną, sintetinantį baltymą HER2. Esmė – kuo anksčiau pastebėti ir atskirti supiktybėjusias ląsteles.

Problema ta, kad vis dar sunku atskirti sveiką ląstelę nuo vėžinės. Nėra vieno išskirtinio bruožo, būdingo tik vėžinei ląstelei. Skiriasi įvairių receptorių, baltymų asortimentas. Manoma, kad tik manipuliuojant visa biochemine „virtuve“, pavyks susidoroti su šia užduotimi. 

Nanomedicinos pažadai

Nanomedicina – ar tai tik madingas žodis, ar kokybinis XXI amžiaus medicinos šuolis? Neseniai lietuvių kalba išleistoje knygoje „Įvadas į nanomediciną” išsamiai aprašomi nanomedicinos principai ir metodai. Kvantiniai taškai, nanodalelėmis pagrįstas vaizdinimas, kryptingas vaistų transportas, naudojant makromolekulinius vaistų nešiklius ir taip toliau. Naudojant nanoprietaisus ir įvairias nanodaleles, tikimasi tiksliai smogti vėžio ląstelėms, nepažeidžiant sveikų kūno ląstelių. Tokius instrumentus ir metodus kuria ir Lietuvos fizikai bei kitų sričių specialistai.

Vėžį  interpretuoti sudėtinga, sako prof. R. Rotomskis. Pastaruoju metu šiek tiek keičiasi požiūris į vėžį arba į metodus, kurie gali būti naudojami diagnozuoti ir gydyti onkologinius susirgimus. Tai susiję su besiformuojančia nanomedicinos mokslo sritimi. Daugiau kaip pusė straipsnių, pasirodančių nanomedicinos srityje, susiję su navikais. Prognozuojama, kad nanomedicina ir nanotechnologijos gali padėti, ieškant naujų kovos būdų su vėžiu ir naujų diagnostikos metodų.

Yra trys pagrindiniai taikiniai ir metodai. Pirmasis iš jų – tai genų aktyvumo keitimas. Antrasis – onkogeno produktai, kuriuos reiktų neutralizuoti, keičiant jų aktyvumą arba blokuojant. Tą daro nauja ir sparčiai besivystanti sritis – epigenetika. Trečiasis taikinys – pati vėžinė ląstelė. Visi trys keliai perspektyvūs. Kol kas lengviau kovoti su vėžine ląstele, analizuojant, ką ji išskiria į organizmą ir kas yra ant jos paviršiaus. Bėda ta, kad neretai koks nors vienas genas vykdo daug funkcijų, koduoja kelis baltymus. Todėl labai sunku sukurti efektyvias pavojingai pakitusio geno atpažinimo sistemas. Taip pat nepavyksta sukurti nešėjų, kurie patikimai nugabentų vaistą į taikinį – vėžinę ląstelę.

Eurpoje mokslininkus subūrusios Nanomedicinos platformos ir Europos mokslo fondo pagrindiniai strateginiai prioritetai yra trys: kurti ankstyvosios diagnostikos metodus; antra, tikslias vaisto nukreipimo į taikinį sistemas. Trečioji sritis – regeneracinė medicina, naudojant kamienines ląsteles. Ankstyva diagnostika pagerina kovą su vėžiu, kaip ir tikslus vaisto nukreipimas.

Šiuo metu VU Onkologijos instituto mokslinių tyrimų centre mokslininkai ieško naujų diagnostikos metodų, pagrįstų nanotechnologijomis. Labai efektyvūs diagnostikoje gali būti kvantiniai taškai. Tačiau prieš tai reikia įvertinti nanodalelių toksiškumą, surasti būdus, kaip prie tokių taškų prikabinti biologiškai aktyvias molekules.

Prof. R. Rotomskis teigia, kad dabar mokslininkai atliko pirmosios stadijos darbus. Jie susintetino kvantinius taškus ir tiria jų panaudojimo galimybes. Nanodalelės įvedamos į gyvūnų kraujotakos sistemą ir nagrinėjamas jų pasiskirstymas audiniuose. Kitas žingsnis – kaip juos priversti judėti link naviko.

Tikslinis vaistų nukreipimas gali būti susijęs su kvantiniais taškais. Tuos taškus reikia sujungti su tam tikromis molekulėmis. Prie paviršiaus prikabinti ne navikinės ląstelės receptorius, o sensibilizatorius arba pavojingų medžiagų generatorius. Prie kvantinio taško prikabinamas sensibilizatorius, kuris generuoja singletinį deguonį. Tas deguonis pražūtingas navikinėms ląstelėms. Jį nugabenus į navikinę ląstelę, o po to apšvietus tam tikro bangos dažnio spinduliais, aktyvus elementas gali sukelti navikinės ląstelės žūtį. Tai panašu į fotosensibilizuotą navikų terapiją, kurios metodus R. Rotomskio grupė tobulina jau daugiau kaip 20 metų.

Jau prieš keliolika metų buvo mėginama sensibilizatorių sukabinti su antikūnu, kad toks tandemas pats susirastų navikinę ląstelę. Tačiau dėl artimos sąveikos arba antikūnas tampa neaktyvus, arba sensibiliatorius blogai generuoja žudančią deguonies versiją. Naudojant inertišką kvantinį tašką, antikūną galima erdviškai atskirti nuo sensibilizatoriaus. Be to, kvantinis taškas kaip žymeklis parodys, kur yra navikas. Sukūrus tokį trijų dalių nanorobotą, jis pats pasieks naviką. Medikai jį pamatys ir pašvietę lazeriu nužudys ląstelę.

Amerikiečiai planuoja 2020 metais turėti tokio tipo nanorobotą su nanolustu, kuris naudos klasikinį vaistą. Pirminis tokio vaisto, įmontuoto į nanodalelę, variantas jau sukurtas. Jau yra polimerų, į kuriuos įkomponuoti tradiciniai vaistai. Polimeras apsaugo vaistus, „konteineriui“ judant kraujotakos sistema. Navikinės ląstelės terpė šiek tiek rūgštesnė. Polimeras parenkamas taip, kad judant per sveiką audinį, vaistai liktų jo viduje. Pakliuvus į vėžinę ląstelę, dėl padidėjusio rūgštingumo polimeras išsivynioja ir vaistas išleidžiamas į aplinką. Tokia sistema jau sėkmingai išbandyta su pelėmis.

Nanotechnologijos pakeitė požiūrį į daugelį dalykų. Mokslininkai jau svajoja, kad galės manipuliuoti pavienėmis ląstelėmis. Planuojamos netgi vienos ląstelės operacijos. Tos, kuri, viena likusi organizme, gali sukelti metastazes. Lastelės stebimos naudojant lazerius. tarsi teroristai miestų gatvėse. Nustačius tokios ląstelės buvimo vietą, į ją bus nutaikomas lazerio spindulys, o pro išdegintą skylutę pateks vaistas.

Genai ir mes

Tačiau grįžkime prie savo genų. Jie yra tas raktas, kuris padeda įminti daugelio vėžinių susirgimų paslaptį. Visų pirma reikia surasti, kuris genas veikia ne taip, kaip pridera. Tačiau tai – tik pusė darbo. Toliau reikia išsiaiškinti, kas pakeičia jo veikimą. Mokslininkai jau pradeda mokytis reguliuoti kai kurių genų aktyvumą, netgi užblokuoti žalingus genus. Kita vertus, palyginti nauja mokslo sritis – epigenetika tiria, kaip aplinkos faktoriai, netgi mityba gali perprogramuoti genus, pakeisti jų aktyvumą arba paversti juos onkogenais. Ir tėvai tokius genus perduos savo vaikams. Pavyzdžiui, visos bitės darbininkės išsivysto iš identiškų lervų. Tačiau tos, kurios maitinamos tik bičių pieneliu, tampa vaisingomis karalienėmis. Teisybe sako patarlė: esi tuo, ką valgai. Mokslininkai jau sukūrė sistemą, kuria gali patikrinti visų mūsų genų aktyvumą. Tai svarbu, nes neseniai buvo nustatyta, kad smegenų vėžys – glioblastoma iš esmės yra dvi ligos. Ir tai priklauso viso labo nuo vieno geno mutacijos. Norint jį sėkmingai gydyti ir parinkti vaistus, iš pradžių reikia patikrinti tą geną.

Jau rasti genai, kurie apsprendžia, ar vėžinė ląstelė metastazuos ir kokiu greičiu. Jeigu tie genai suaktyvėja, ląstelės atsiskiria nuo naviko ir ima plisti po visą organizmą. Laimė, tos ląstelės turi ir genus, apsaugančius nuio metastazių. Tik vėžinėse ląstelėse jie užblokuoti arba sugadinti. Pavyzdžiui, nustatyta, jog apie 20% krūties vėžio atvejų priežastis – genų mutacijos, dėl kurių ląstelė ima sintetinti labai daug ląstelės paviršiaus receptoriaus HER2. tačiau kitas šio susirgimo versijas gali sukelti daug kitų mutacijų. Todėl specialistai ir sako, kad krūties vėžys – tai ne viena, bet keliolika ligų. Norint tokią ligą efektyviai gydyti, iš pradžių reikia ją atpažinti ir parinkti tinkamą vaistą arba jų rinkinį.

Nors vėžinius susirgimus sukeliančios genų mutacijos – įvairios ir jų daug, mokslininkai nenuleidžia rankų. Manoma, kad ateityje bus vis plačiau naudojami įvairių priešvėžinių vaistų kokteiliai, kadangi ląstelės nuolat mutuoja. Tokiu būdu tikimasi vėžį paversti bent jau chroniška, o ne mirtina liga.

Gydymas

Laiku diagnozavus vėžinį susirgimą, yra daug šansų visiškai pagyti. Deja, dažnai žmonės pavėluotai kreipiasi į gydytoją. Kai liga išplitusi, tenka griebtis tokių kraštutinių priemonių, kaip chemoterapija arba spindulinė terapija. Tai iš esmės yra masinio naikinimo ginklas. Jis žudo ne tik vėžinių ląsteles, bet nuodija visą organizmą Laimė, antruoju atveju gydytojai naudoja mažiau žalojančius metodus. Kai kurie jų neseniai įdiegti medicinos praktikoje.

Onkologijos institute Santariškėse, atvirų izotopų poskyryje naudojami radioaktyvūs izotopai. Galima sakyti, kad radioaktyvaus jodo 131 izotopas pasaulyje vartojamas jau 60 metų. Tai senesnis, patikrintas izotopas. Prieš pora metų Lietuvoje pradėti taikyti du nauji izotopai – ytrio 90 izotopas, o kaulų metastazėms gydyti – stroncio 89 izotopas.

Vėžys yra sisteminė liga. Tradiciniai, jau seniai naudojami gydymo būdai – chirurgija arba išorinis spindulinis gydymas, spindulinė terapija yra vietinio pobūdžio. Tačiau vėžinės ląstelės gali pasklisti po visą organizmą. Todėl buvo sukurti tokie būdai, kaip chemoterapija, kuri veikia visą organizmą. Deja, kartu naikina ne tik vėžines, bet ir sveikas ląsteles. Pastaruoju metu naudojami kai kurie radioaktyvūs izotopai jau irgi gali naikinti metastazes. Taigi, yra sisteminio pobūdžio.

Radioaktyvus jodas spinduliuoja dviejų rūšių spindulius – gama ir beta. Stroncio ir ytrio izotopai spinduliuoja tik beta spindulius. Jie geri tuo, kad neskvarbūs. Todėl apšvitinamos tik navikinės ląsteles. Tuo tarpu gama spinduliai prasiskverbia pro visą kūną. Todėl tuos žmones reikia izoliuoti specialiose palatose. Bet tokiu būdu galima pamatyti vėžio židinius – metastazes.

Gama spinduliai pasižymi didele energija. Todėl naudojant šiuos spindulius, negalima švitinti naviko didelėmis dozėmis, nes bus stipriai pažeisti ir sveiki organai. Na, o naudojant beta spinduliavimo šaltinius – radioaktyvų stroncį arba ytrį, navikui skiriama apšvitos dozė gali būti dešimt kartų didesnė. Ji tikrai sunaikina vėžines ląsteles.

Dabar madinga taikinių terapija. Pavyzdžiui, ytrio 90 izotopas naudojamas limfomai gydyti, nes ta forma vėžio turi labai išreikštus antigenus. Prieš antigenus sukurti vaistai – antikūniai, kurie sunaikina vėžinę ląstelę. Tačiau organizmas pripranta ir ilgainiui ne visas vėžines ląsteles sunaikina. Siekiant padidinti gydymo efektyvumą, prie antikūnio, kuris rišasi prie ląstelės, dar pridedama izotopas, ytris. Jis pataiko į taikinį, kur yra vėžinė ląstelė. Kartu veikia antikūnis, o jis sustiprina veikimą. Toks „triukas“ gali net 80% padidinti gydymo efektyvumą.

Taigi, vėžys ir jo įvairiausios atmainos iš lėto, bet užtikrintai spaudžiamos į kampą. Mokslininkai ir medikai vis išradingiau taiko tradicinius gydymo metodus, juos modifikuoja arba kuria naujus. Onkologinės ligos bus gydomos, pritaikant vaistus kiekvienam pacientui.