Vėžys: „Pažangus narkotikų pristatymas“ yra kelyje
Nauji tyrimai atveria kelią priešvėžinių vaistų pristatymui į navikus dar niekada nematytu tikslumo lygiu.
Naujoje „intelektualių vaistų pristatymo“ sistemoje naudojama nanokapsulė, kuri išlaisvins vaisto apkrovą tik tada, kai teisinga seka sutiks du naviko signalus.
„Principo įrodymas“ - dabar paskelbtas žurnale Chemijos mokslas - aprašoma, kaip sistema sėkmingai veikė, reaguodama į dviejų navikų, atsirandančių navikų viduje, seką.
Pirmoji sąlyga buvo rūgštingumo padidėjimas virš tam tikros ribos, o antroji - medžiagos, vadinamos glutationu, buvimas, kurio lygis yra didesnis esant tam tikro tipo navikams.
Įvykdžius šias dvi sąlygas - tiksliai tokia tvarka -, nanokapsulė informuojama, kad ji patenka į „daugiapakopę naviko mikroaplinką“, todėl išlaisvina narkotikų kiekį. Jei jis atitinka tik vieną sąlygą arba atitinka juos atvirkštine tvarka, jis neišleidžia vaisto.
Vyresnysis tyrimo autorius Wei-Hong Zhu, chemijos profesorius iš Rytų Kinijos mokslo ir technologijų universiteto Šanchajuje, ir jo komanda išbandė sistemą pirmiausia laboratorinėse ląstelėse, o paskui - su gyvomis pelėmis.
„Naujos kartos narkotikai“
Nanokapsulė išskiria unikalius fluorescencinius žymenis - vieną, kai jis atitinka pirmąją sąlygą, ir kitą, skirtingą, kai jis atitinka antrąją - tai reiškia, kad vaisto pristatymo pažangą galima tiksliai stebėti, kaip tai atsitinka.
Tai atveria galimybę naudoti sistemą kaip „išmanųjį fluorescencinį jutiklį“ tikslesnei diagnostikai.
Prof. Zhu sako, kad jis ir jo kolegos tiki, kad atlikus tyrimą bus sukurta „nauja narkotikų karta“, kurią galima užprogramuoti logiškai reaguoti į konkrečius dirgiklius.
Viena iš priežasčių, kodėl jų naujoji sistema perkelia narkotikus į kitą lygį, yra ta, kad narkotikų išsiskyrimui ji naudoja „logine seka pagrįstą IR logiką“, o ne ARBA logiką.
Gydymo sistema, naudojanti ARBA logiką, išleidžia vaistą, kai jis atitinka bet kurią iš sąlygų, į kurias jis yra užprogramuotas.
Kita vertus, naudojant seka pagrįstą IR logiką, sistema išleidžia vaistą tik tada, kai abi sąlygos įvykdytos tinkama seka.
Mokslininkai teigia, kad šis požiūris geriau apsaugo vaistą nuo „žalingos aplinkos ir nepageidaujamos sąveikos“ ir užtikrina tikslesnį išsiskyrimą „kai reikia“.
Kaip tai veikia
Nors narkotikų tiekimo sistemą patogu apibūdinti kaip „nanokapsulę, apimančią narkotikų krūvį“, ji veikia ne taip griežtai.
Sistema iš tikrųjų apima ilgas molekules, sudarytas iš trijų dalių. Pirmasis skleidžia fluorescencinį signalą, antrasis yra „provaistas“, o trečiasis - ilga „polimero uodega“. Išsiskyręs provaistas metabolizuojasi į priešvėžinį vaistą.
Jis „labai jautriai“ reaguoja į pH ar rūgštingumo pokyčius. Ir kai jis pereina iš kraujotakos (kur rūgštingumas mažesnis) į naviko aplinką (kur rūgštingumas didesnis), jis pajunta pH kritimą.
Nors pH yra didesnis už užprogramuotą slenkstį, ilgosios molekulės suformuoja formą, vadinamą „micelė“. Tai primena rutulį, kurio išorėje yra visos polimero uodegos, o centre - fluorescenciniai vienetai. Šiame formavime fluorescencinis signalas yra slopinamas.
Bet micelė patenka į aplinką, kurioje pH nukrenta žemiau tam tikros ribos, susidarymas neatliekamas ir ilgos molekulės paleidžiamos.
Pirmiausia įvyksta tai, kad fluorescencinis signalas nebebus slopinamas ir gali būti aptiktas. Tai rodo, kad įvykdyta pirmoji AND logikos sąlyga (pH sumažėjimas).
Išlaisvinus ilgąsias molekules, antroji sąlyga, kai ji įvykdoma, gali turėti įtakos. Šiuo atveju glutationo poveikis nutraukia ilgosios molekulės ir provaisto ryšį. Pradėjęs vartoti vaistą, jis gali laisvai metabolizuotis į aktyvų priešvėžinį vaistą.
Du fluorescenciniai signalai
Praradus pirmtaką, ilgoji molekulė tampa trumpesnė, todėl fluorescuojančio signalo, kuris vis dar skleidžiamas, „spalva“ arba bangos ilgis pasikeičia - „nuo žalios iki violetinės-raudonos“. Tai rodo, kad antroji AND logikos sąlyga įvykdyta teisinga seka.
Autoriai pažymi, kad dėl šios dvigubos bangos ilgio fluorescencijos sistema tampa „tinkama atlikti realųjį trijų matmenų bioįvaizdavimą“, o tai gali būti „galinga priemonė tiksliai diagnozuoti ligą, ypač įtartinus pažeidimus“.
Kai komanda išbandė sistemą ląstelėse ir gyvose pelėse, ji atrado, kad ji pasižymi „puikiu daugiapakopiu taikymu į navikus“. Pelėms jis taip pat parodė „reikšmingą priešnavikinio aktyvumo padidėjimą […], beveik išnaikinantį naviką“.
„Šis loginio pojūčio nanodaviklis yra prototipas kuriant in vivo intelektualius biosensavimo zondus, skirtus tiksliai programuojamoms vaistų tiekimo sistemoms.“
Prof. Wei-Hong Zhu
