Nanotechnologie szansą w terapii spersonalizowanej

Nanotechnologia jest bardzo szerokim pojęciem związanym z opracowywaniem, wytwarzaniem i wykorzystywaniem materiałów, których struktury czy cząsteczki mają rozmiary od 1 do 100 nanometrów. Umożliwiają one wiele innowacji w przemyśle m.in. w elektronice, energetyce, motoryzacji czy przemyśle chemicznym. Ale nanotechnologia znajduje również szerokie zastosowanie w medycynie i w farmacji m.in. w transportowaniu leków, wykrywaniu i hamowaniu rozwoju komórek nowotworowych czy w diagnostyce obrazowej. Obok wielu korzyści wynikających z zastosowań nanotechnologii, istnieją również pewne zagrożenia związane np. z toksycznością nanomateriałów.

Nanocząstki same w sobie mogą przejawiać właściwości medyczne np. nanocząstki srebra czy złota mają działanie przeciwbakteryjne, a inne struktury nano - działania przeciwwirusowe. Jak mówi PAP prof. Bryszewska z Katedry Biofizyki Ogólnej na Wydziale Biologii i Ochrony Środowiska, obecnie prowadzone są bardzo intensywne badania dotyczące możliwości przenoszenia leków przez nanocząsteczki w tzw. terapii spersonalizowanej, czyli dostosowanej do konkretnego pacjenta.

- To przenoszenie dotyczy nie tylko cząsteczek leków, ale również genów - podkreśla prof. Bryszewska. W Katedrze Biofizyki Ogólnej UŁ naukowcy zajmują się tzw. dendrymerami – polimerami, które posiadają strukturę przypominającą koronę drzewa. - W centrum dendrymeru znajduje się tzw. cząsteczka rdzeniowa i do niej warstwami przyłączane są kolejne cząsteczki, w związku z czym można dendrymer rozbudowywać na zewnątrz. Przyłączanie kolejnych warstw tworzących kolejne generacje powoduje, że w pewnym momencie dendrymery przybierają kształt kulisty i w środku pozostają puste przestrzenie, które znakomicie nadają się do tego, żeby włączać tam leki czy kosmeceutyki i w ten sposób dostarczać je do organizmu - wyjaśniła ekspertka.

Można do nich – dzięki wykorzystaniu istniejących grup powierzchniowych - przyłączać także bardzo wiele leków czy kwasów nukleinowych na zasadzie zwykłego oddziaływania elektrostatycznego i w ten sposób również mogą one być transportowane do organizmu.

Według prof. Bryszewskiej jest już kilka grup nanocząstek, które mają pozwolenie np. amerykańskiej Agencji Żywności i Leków (FDA), na stosowanie w medycynie. Do nanocząstek zaliczane są stosowane już od lat liposomy, które jednak wykazują pewne wady, stąd badania nad innymi, bardziej stabilnymi strukturami.

Poza badaniami nad pojedynczymi nanocząsteczkami, ośrodki naukowe prowadzą badania nad tzw. hybrydami, czyli bardziej złożonymi strukturami, posiadającymi w swoim składzie fragmenty powodujące, że po wprowadzeniu do organizmu hybrydy zareagują np. na światło, temperaturę, zmienione pH, siłę jonową czy pole magnetyczne, i uwolnią w organizmie transportowany lek.

- One są wielofunkcyjne. Powinny mieć na swojej powierzchni jakąś cząsteczkę, która spowoduje, że po podaniu do organizmu ta struktura będzie dążyła np. do komórki nowotworowej, a nie gdzieś indziej. Muszą być podatne na pewien impuls, który uwolni to, co ma faktycznie leczyć - dodała.

W ocenie prof. Bryszewskiej jest bardzo duża przyszłość przed nanotechnologią, szczególnie w naukach medycznych ze względu na to, że będzie można skierować konkretny lek do określonego miejsca w organizmie - do tkanki czy komórki. Dodatkowo będzie on chroniony. Jako przykład podała krótkie kwasy nukleinowe, które są w tej chwili hitem w leczeniu wielu chorób, a których nie można podawać bez żadnej ochrony, bo zostaną bardzo szybko zneutralizowane w organizmie. Zamknięcie ich czy przyłączenie do struktury typu np. dendrymer powoduje, że one również dostają ochronę i docierają do miejsca przeznaczenia.

- To jednocześnie pozwala na to, żeby zmniejszyć dawki leków szczególnie przeciwnowotworowych, które są bardzo toksyczne dla organizmu, a w efekcie w danym miejscu w organizmie to stężenie będzie wystarczające, żeby te leki zrobiły swoją robotę - podkreśliła prof. Bryszewska.

Badaczka przewiduje, że po jeszcze lepszym przebadaniu nanostruktur i ich właściwości przede wszystkim pod kątem toksyczności, będzie możliwe ich bezpieczne stosowanie w indywidualnym leczeniu chorych, przede wszystkim na nowotwory, ale również w leczeniu chorób neurodegeneracyjnych np. choroby Parkinsona czy Alzheimera. W przypadku leczenia tych ostatnich konieczne jest jednak rozwiązanie problemu przenikania przez lek tzw. bariery krew-mózg, czego większość medykamentów nie potrafi.

- Myślę, że w najbliższych latach ten problem zostanie dobrze zbadany, że powstaną takie struktury z wykorzystaniem m.in. nanocząstek, które sprawią, że te leki będą mogły być transportowane bezpośrednio przez barierę krew-mózg do mózgu, bo na tym ma polegać leczenie tych chorób - dodała.

Naukowcy przyznają, że oprócz wielu korzyści wynikających z zastosowań nanotechnologii w medycynie, istnieją również pewne zagrożenia, bowiem często są to związki po prostu mocno toksyczne. W związku ze stosowaniem nanocząstek mówi się też coraz więcej o zagrożeniach dla środowiska, bowiem w końcowym etapie związki te i tak trafią do środowiska. - W mojej opinii potrzeba jeszcze wiele pracy i badań, żeby opracować takie modyfikacje nanostruktur, które spowodują, że będą one mogły być bezpieczne zarówno dla środowiska jak i pacjentów, nie tracąc przy tym swojej aktywności biologicznej - dodała ekspertka.