Rakovina: „Inteligentní dodávka léků“ je na cestě
Nový výzkum dláždí cestu k dodávce protinádorových léků do nádorů s takovou přesností, jaká nikdy předtím nebyla.
Nový systém „inteligentního podávání léků“ používá nanokapsli, která vybije dávku léku, pouze když narazí na dva nádorové signály ve správném pořadí.
Dokument „proof-of-princip“ - nyní publikovaný v časopise Chemická věda - popisuje, jak systém úspěšně fungoval v reakci na sekvenci dvou stavů, které se vyskytují uvnitř nádorů.
První podmínkou bylo zvýšení kyselosti nad určitou prahovou hodnotou a druhou byla přítomnost látky zvané glutathion, jejíž hladiny jsou u určitých typů nádorů vyšší.
Splnění těchto dvou podmínek - v tomto přesném pořadí - informuje nanokapsli, že vstupuje do „vícestupňového mikroprostředí nádoru“, což způsobí uvolnění dávky léku. Pokud splňuje pouze jednu podmínku nebo je splňuje v opačném pořadí, neuvolňuje drogu.
Senior autor studie Wei-Hong Zhu, profesor chemie na East China University of Science and Technology v Šanghaji, a jeho tým testovali systém nejprve v laboratorních buňkách a poté na živých myších.
„Nová generace drog“
Nanokapsle uvolňuje jedinečné fluorescenční markery - jeden, když splňuje první podmínku, a druhý, jiný, když splňuje druhou - což znamená, že průběh podávání léku lze přesně sledovat, jak se to stane.
To otevírá možnost použít systém jako „inteligentní fluorescenční senzor“ pro přesnější diagnostiku.
Prof. Zhu říká, že on a jeho kolegové věří, že výzkum povede k „nové generaci drog“, kterou lze naprogramovat tak, aby logicky reagovala na konkrétní podněty.
Jedním z důvodů, proč jejich nový systém posouvá dodávku léků na jinou úroveň, je to, že ke spuštění uvolňování léku používá „logiku založenou na sekvenci A“ a nikoli logiku NEBO.
Zaváděcí systém, který používá logiku NEBO, uvolňuje lék, když splňuje některou z podmínek, na které je naprogramován, aby reagoval.
Na druhou stranu s logikou AND založenou na sekvenci systém uvolňuje lék pouze tehdy, jsou-li obě podmínky splněny ve správném pořadí.
Vědci naznačují, že tento přístup lépe chrání drogu před „destruktivním prostředím a nežádoucími interakcemi“ a zajišťuje přesnější spuštění uvolňování „v případě potřeby“.
Jak to funguje
I když je vhodné popsat systém podávání léků jako „nanokapsli obklopující dávku drog“, tak to striktně nefunguje.
Systém ve skutečnosti obsahuje dlouhé molekuly vyrobené ze tří částí. První vydává fluorescenční signál, druhý je „proléčivo“ a třetí je dlouhý „polymerní ocas“. Když se proléčivo uvolní, metabolizuje se na protirakovinné léčivo.
Reaguje „velmi citlivě“ na změny pH nebo kyselosti. A když se pohybuje z krevního řečiště (kde je kyselost nižší) do prostředí nádoru (kde je kyselost vyšší), cítí pokles pH.
Zatímco pH je vyšší než naprogramovaná prahová hodnota, dlouhé molekuly tvoří tvar, který se nazývá „micela“. To připomíná kouli se všemi polymerními konci na vnější straně a fluorescenčními jednotkami ve středu. V této formaci je fluorescenční signál potlačen.
Ale když micela vstoupí do prostředí, ve kterém pH klesne pod určitou prahovou hodnotu, tvorba se uvolní a dlouhé molekuly se uvolní.
První věc, která se stane, je, že fluorescenční signál již nebude potlačen a bude možné jej detekovat. Znamená to, že byla splněna první podmínka logiky AND (pokles pH).
Uvolnění dlouhých molekul umožňuje, aby druhá podmínka, pokud je splněna, měla účinek. V tomto případě expozice glutathionu přeruší spojení mezi dlouhou molekulou a proléčivem. Po uvedení na trh je potom proléčivo volně metabolizováno na aktivní protirakovinné léčivo.
Dva fluorescenční signály
Ztráta proléčiva znamená, že dlouhá molekula se zkrátí, což způsobí posun v „barvě“ nebo vlnové délce fluorescenčního signálu - který se stále emituje - „ze zelené na fialově červenou“. To signalizuje, že druhá podmínka logiky AND byla splněna ve správném pořadí.
Autoři poznamenávají, že díky této fluorescenci s dvojí vlnovou délkou je systém „vhodný pro provádění trojrozměrného bioimagingu v reálném čase“, což může být „mocný nástroj pro přesnou diagnostiku onemocnění, zejména u podezřelých lézí“.
Když tým testoval systém v buňkách a na živých myších, zjistil, že vykazuje „vynikající schopnost vícestupňového cílení na nádor“. U myší také prokázalo „významné zvýšení protinádorové aktivity […] téměř vymýcení nádoru.“
"Tato logická nanoprobe poskytuje prototyp vývoje in vivo inteligentních biosenzovacích sond pro přesné programovatelné systémy pro dodávání léčiv."
Prof. Wei-Hong Zhu
