THEPOWERGAME
Μόνο πέρυσι, περισσότεροι από 600.000 άνθρωποι στις Ηνωμένες Πολιτείες πέθαναν από καρκίνο, σύμφωνα με την Αμερικανική Αντικαρκινική Εταιρεία. Η ασταμάτητη επιδίωξη κατανόησης αυτής της περίπλοκης ασθένειας έχει διαμορφώσει την ιατρική πρόοδο στην ανάπτυξη θεραπευτικών διαδικασιών που είναι λιγότερο επεμβατικές, αλλά εξαιρετικά αποτελεσματικές.
Η ανοσοθεραπεία είναι σε άνοδο ως πιθανή λύση. Η ανοσοθεραπεία περιλαμβάνει την αξιοποίηση της δύναμης του ανοσοποιητικού συστήματος του σώματος για την καταπολέμηση των καρκινικών κυττάρων. Ερευνητές στο College of Engineering βρήκαν έναν τρόπο να ενσωματώσουν μια διαδικασία θεραπείας σε μια πρωτοποριακή πρακτική.
Ο Rong Tong, Αναπληρωτής Καθηγητής στη χημική μηχανική, συνεργάστηκε με τον Wenjun Cai, Αναπληρωτή Καθηγητή στην επιστήμη και τη μηχανική υλικών, για να εξερευνήσουν μια θεραπεία ανοσοθεραπείας για τον καρκίνο που έχει από καιρό ενδιαφέρον για τους ερευνητές.
Στο πρόσφατα δημοσιευμένο άρθρο τους στο περιοδικό Science Advances, οι Καθηγητές Tong και Cai περιέγραψαν την προσέγγισή τους, η οποία περιλαμβάνει την ενεργοποίηση των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος στο σώμα και τον επαναπρογραμματισμό τους για να επιτεθούν και να καταστρέψουν τα καρκινικά κύτταρα.
Αυτή η θεραπευτική μέθοδος εφαρμόζεται συχνά με την πρωτεΐνη κυτοκίνη. Οι κυτοκίνες είναι μικρά πρωτεϊνικά μόρια που δρουν ως διακυτταρικοί βιοχημικοί αγγελιοφόροι και απελευθερώνονται από τα ανοσοκύτταρα του σώματος για να συντονίσουν την απόκρισή τους.
«Οι κυτοκίνες είναι ισχυρές και εξαιρετικά αποτελεσματικές στην τόνωση των κυττάρων του ανοσοποιητικού για την εξάλειψη των καρκινικών κυττάρων», είπε ο Καθηγητής Tong. «Πρόβλημα αποτελεί το γεγονός ότι είναι τόσο ισχυρά, που αν περιφέρονται ελεύθερα σε όλο το σώμα, θα ενεργοποιήσουν κάθε κύτταρο του ανοσοποιητικού που συναντούν, το οποίο μπορεί να προκαλέσει υπερδραστήρια ανοσοαπόκριση και δυνητικά θανατηφόρες παρενέργειες».
Οι Καθηγητές Tong και Cai, σε συνεργασία με μεταπτυχιακούς φοιτητές της χημικής μηχανικής και της επιστήμης των υλικών και της μηχανικής, έχουν αναπτύξει μια καινοτόμο προσέγγιση για τη χρήση πρωτεϊνών κυτοκίνης ως πιθανή θεραπεία ανοσοθεραπείας.
Σε αντίθεση με τις προηγούμενες μεθόδους, η τεχνική τους διασφαλίζει ότι οι κυτοκίνες που διεγείρουν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος εντοπίζονται αποτελεσματικά μέσα στους έγκους για εβδομάδες, διατηρώντας παράλληλα τη δομή και τα επίπεδα αντιδραστικότητας της κυτοκίνης.
Συνδυασμός δυνάμεων για την εξάλειψη των καρκινικών κυττάρων
Οι τρέχουσες θεραπείες για τον καρκίνο, όπως η χημειοθεραπεία, δεν μπορούν να κάνουν διάκριση μεταξύ υγιών και καρκινικών κυττάρων. Όταν κάποιος με καρκίνο υποβάλλεται σε χημειοθεραπεία, η θεραπεία επιτίθεται σε όλα τα κύτταρα του σώματός του, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε παρενέργειες όπως απώλεια μαλλιών και κόπωση.
Η τόνωση του ανοσοποιητικού συστήματος του σώματος για να επιτεθεί σε όγκους είναι μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική λύση για τη θεραπεία του καρκίνου. Η παροχή κυτοκινών μπορεί να εκκινήσει τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος στον όγκο, αλλά η υπερδιέγερση των υγιών κυττάρων μπορεί να προκαλέσει, όπως αναφέρθηκε, σοβαρές παρενέργειες.
«Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι οι κυτοκίνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενεργοποίηση και την καταπολέμηση των όγκων, αλλά δεν ήξεραν πώς να τους εντοπίσουν μέσα στον όγκο, χωρίς να δημιουργούν τοξικότητα στο υπόλοιπο σώμα», είπε ο Καθηγητής Tong. «Οι χημικοί μηχανικοί μπορούν να το δουν αυτό από μια προσέγγιση μηχανικής και να χρησιμοποιήσουν τις γνώσεις τους για να βοηθήσουν στη βελτίωση και την αύξηση της αποτελεσματικότητας των κυτοκινών, ώστε να μπορούν να λειτουργούν αποτελεσματικά μέσα στο σώμα».
Ο στόχος της ερευνητικής ομάδας είναι να βρει μια ισορροπία μεταξύ της θανάτωσης των καρκινικών κυττάρων στο σώμα, ενώ παράλληλα θα εξοικονομήσει υγιή κύτταρα.
Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, ο Καθηγητής Tong και οι μαθητές του χρησιμοποίησαν την τεχνογνωσία τους για να δημιουργήσουν εξειδικευμένα σωματίδια σε μικρά μεγέθη που βοηθούν στον προσδιορισμό του πού πηγαίνει το φάρμακο. Αυτά τα μικροσωματίδια έχουν σχεδιαστεί για να παραμένουν στο περιβάλλον του όγκου μετά την έγχυση στο σώμα. Ο Καθηγητής Cai και οι μαθητές του εργάστηκαν για τη μέτρηση των επιφανειακών ιδιοτήτων αυτών των σωματιδίων.
«Στον τομέα της επιστήμης και της μηχανικής των υλικών, μελετάμε τη χημεία της επιφάνειας και τη μηχανική συμπεριφορά των υλικών, όπως το εξειδικευμένο σωματίδιο που δημιουργήθηκε για αυτό το έργο», ανέφερε ο Καθηγητής Cai. «Αυτά, διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ελεγχόμενη χορήγηση φαρμάκων, εξασφαλίζοντας παρατεταμένη παρουσία φαρμάκου και διαρκή θεραπευτική αποτελεσματικότητα».
Για να εξασφαλίσουν την επιτυχή χορήγηση φαρμάκων, ο Καθηγητής Tong και οι φοιτητές του σχεδίασαν μια νέα στρατηγική που:
• «Αγκιστρώνει» τις κυτοκίνες σε αυτά τα νέα μικροσωματίδια, περιορίζοντας τη βλάβη των κυτοκινών στα υγιή κύτταρα
• Επιτρέπει στις κυτοκίνες που έχουν πρόσφατα αγκιστρωθεί με σωματίδια να εκκινήσουν το ανοσοποιητικό σύστημα και να «στρατολογήσουν» κύτταρα του ανοσοποιητικού για να επιτεθούν στα καρκινικά κύτταρα
«Η στρατηγική μας όχι μόνο ελαχιστοποιεί τη βλάβη που προκαλείται από τις κυτοκίνες στα υγιή κύτταρα, αλλά και παρατείνει την κατακράτηση κυτοκινών μέσα στον όγκο», υποστήριξε ο Καθηγητής Tong. «Αυτό βοηθά στη διευκόλυνση της χρήσης ανοσοκυττάρων για στοχευμένη επίθεση κατά του όγκου».
Το επόμενο βήμα στη διαδικασία περιλαμβάνει το συνδυασμό της νέας, εντοπισμένης μεθόδου θεραπείας κυτοκίνης με τα εμπορικά διαθέσιμα, εγκεκριμένα από τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) αντισώματα αποκλεισμού σημείων ελέγχου, τα οποία επανενεργοποιούν τα ανοσοκύτταρα του όγκου που έχουν απενεργοποιηθεί ώστε να μπορούν να καταπολεμήσουν τα καρκινικά κύτταρα.
«Όταν υπάρχει ένας όγκος μέσα στο σώμα, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος απενεργοποιούνται από τα καρκινικά κύτταρα», εξήγησε ο Καθηγητής Tong. «Το εγκεκριμένο από τον FDA αντίσωμα αποκλεισμού σημείων ελέγχου βοηθά στην άρση της απενεργοποίησης που βάζουν οι όγκοι στα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος, ενώ τα μόρια της κυτοκίνης ενεργοποιούν το ανοσοποιητικό σύστημα και να αποκτήσουν έναν στρατό κυττάρων του ανοσοποιητικού για την καταπολέμηση των καρκινικών κυττάρων. Αυτές οι δύο προσεγγίσεις συνεργάζονται για να ενεργοποιήσουν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού».
Ο συνδυασμός των αντισωμάτων του σημείου ελέγχου με την γεμάτη με σωματίδια κυτοκίνη αποδείχθηκε ότι εξαλείφει με επιτυχία πολλούς όγκους στη μελέτη τους.
Η μηχανική επίδραση στη θεραπεία του καρκίνου
Τα μέλη της ομάδας ελπίζουν ότι ο αντίκτυπός τους στη θεραπεία ανοσοθεραπείας είναι μέρος μιας μεγαλύτερης κίνησης σε προσεγγίσεις θεραπείας του καρκίνου που είναι αβλαβείς για τα υγιή κύτταρα. Η νέα προσέγγιση σύνδεσης κυτοκινών σε σωματίδια θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί στο μέλλον για την παροχή άλλων τύπων ανοσοδιεγερτικών φαρμάκων, υποστηρίζει η ομάδα.
«Οι ερευνητές εξακολουθούν να αναζητούν ασφαλέστερες και αποτελεσματικότερες θεραπείες για τον καρκίνο», επεσήμανε ο Καθηγητής Tong. «Αυτό το κίνητρο είναι που μας ωθεί να αναπτύξουμε νέες τεχνολογίες στο συγκεκριμένο πεδίο. Ολόκληρη η κατηγορία φαρμάκων που χρησιμοποιούνται για την εκκίνηση του ανοσοποιητικού συστήματος και την καταπολέμηση των καρκινικών κυττάρων σε μεγάλο βαθμό δεν έχει ακόμη πετύχει.
Στόχος μας είναι να δημιουργήσουμε νέες λύσεις που επιτρέπουν στους ερευνητές να δοκιμάσουν αυτά τα φάρμακα με υπάρχοντα εγκεκριμένα από τον FDA θεραπευτικά προϊόντα, διασφαλίζοντας τόσο την ασφάλεια όσο και την ενισχυμένη αποτελεσματικότητα».
Ο Καθηγητής Cai είπε ότι η φύση της έρευνας για τη θεραπεία του καρκίνου απαιτεί εμπειρία σε όλους τους κλάδους της μηχανικής.
«Βλέπω αυτό το έργο ως έναν τέλειο γάμο μεταξύ της χημικής μηχανικής και της επιστήμης των υλικών», είπε ο Καθηγητής Cai. «Το πρώτο επικεντρώνεται στο κομμάτι της σύνθεσης και της χορήγησης φαρμάκων, το δεύτερο στην εφαρμογή προηγμένων υλικών. Αυτή η συνεργασία όχι μόνο επιταχύνει την έρευνα ανοσοθεραπείας, αλλά έχει επίσης την ικανότητα να μεταμορφώνει τη θεραπεία του καρκίνου».
Ακολουθήστε το Powergame.gr στο Google News για άμεση και έγκυρη οικονομική ενημέρωση!
