המצאה חדשה יכולה לשפר אופן מתן תרופה ולהפחית את הנזק מתופעות הלוואי של כימותרפיה
באדיבות BIO5 Institute
—
עודכן לאחרונה
09/01/2011 13:34
חוקרים מאוניברסיטת אריזונה מצוא דרך לתת תרופות כימותרפיות לרקמות סרטניות במינונים מבוקרים, ללא גרימת נזק לתאים בריאים. במידה ותוכח כמוצלחת, ההמצאה של ליפוזומים מצופי זהב תוכל לייעל את הכימותרפיה להרס תאים סרטניים ולהקל על הנזק מתופעות הלוואי של הטיפול.
ההמצאה של פרופ' מארק רומנובסקי, פרופסור להנדסה ביו-רפואית וחבר ב- BIO5-Institute ובמרכז הסרטן של אריזונה, ושל עמיתיו מצופה זהב: הסוד של שליטה לא פולשנית בשחרור התרופות הכימותרפיות נעוץ בקפסולות בגודל ננו חלקיקים העשויים מליפידים המצופים בשכבה דקה של זהב.
תרופות כימותרפיות ארוזות לפעמים בקפסולות קטנות הקרויות ליפוזומים, העשויות ליפידים אורגניים הנמצאים בתאי גוף האדם. כיסוי הליפידים שומר שמערכת החיסון לא תתקוף את המולקולה הזרה לפני שהיא תוביל את התרופה למקום.
ברגע שהליפוזומים נושאי התרופה משתחררים לתוך מחזור הדם, הם מצטברים מסביב לגידול סרטני בשל תכונה הידועה כדליפה במערכת כלי דם: לתאי גידול יש פתחים עודפים לכלי דם לשם יניקת חומרים מזינים הנישאים במחזור הדם, בדרך כלל בשל העובדה שהם נוטים לצמוח מהר יותר מאשר תאים נורמליים. זרימת הדם העודפת פירושה שיותר חומרים מזינים, וכן יותר ליפוזומים, נוטים להצטבר בתאי הגידול, שם הם מתפרקים ומשחררים את התרופה לתוך התאים, מה שמוביל למותם של התאים.
התרופות הרעילות המשמשות לכימותרפיה הורסות תאים סרטניים, אך ללא דרך להפלות בין סוגים שונים של תאים, הן גורמות נזק גם לתאים בריאים. נזק זה לתאים נורמליים ובריאים מובילה לתופעות הלוואי הקשורות לכימותרפיה: אנמיה, נשירת שיער, הקאות ובחילות, בין היתר.
מפתח במנעול
על מנת לכוון טוב יותר לתאים סרטניים, צוות המעבדה מאוניברסיטת אריזונה צירף ליפוזומים למולקולות הקרויות ליגאנדים, היוצרות קשר עם קולטנים מיוחדים בתא, כמו מפתח עם מנעול.
הכל תלוי במחלה נגדה נלחמים, אך במקרה של תאי גידול, הם מבצעים יתר ביטוי של קולטנים מסוימים מסיבות שונות. האחת היא שתאי גידול משגשגים במהירות גבוהה מאוד, וכך הם מבצעים יתר ביטוי לקולטנים של חומרי הזנה רבים מאחר והם רוצים להתחלק מהר", אמרה קסניה קאור, סטודנטית בשנה שלישית בתוכנית ההסמכה להנדסה ביו-רפואית. הקולטנים גורמים לכך שהליפוזומים ייכנסו יותר לתאים סרטניים מאשר לתאים בריאים.
הליפוזומים משחררים את התרופה במנות זעירות אך בלתי מבוקרות, והתרופה עלולה שלא להרוס ביעילות את תאי הגידול, אמרה שרה לנג, סטודנטית לשנה רביעית, גם היא חברת צוות ממעבדתו של רומנובסקי. "יש ריכוז מסוים שבו התוצאות הן אופטימליות, מתחת לריכוז זה אין מספיק תרופה לקבלת תגובה טובה, ומעל זה התרופה עלולה להיות רעילה מדי".
ההמצאה החדשה יכולה לאפשר לרופאים לשלוט על כמות התרופה המשוחררת בכל זמן נתון, ולשחרר את התרופה רק באזור הגידול, וכך להגן על התאים הבריאים מנזק הנגרם על ידי התרופה. כאן בדיוק מתחיל תפקידו של הזהב.
תרופה מצופה זהב
"אחת התכונות של זהב היא שהוא יכול להפוך אור אינפרא אדום לחום", אמרה קאור. "באמצעות עטיפת הליפוזומים בזהב, אנחנו יכולים להוסיף אור אינפרא אדום, והזהב הופך אותו לחום, אשר הופך את הליפוזום לדולף, ואז מה שמרוכז בפנים יכול לצאת החוצה בדיפוזיה דרך הליפוזום הדולף".
"אור אינפרא אדום חודר הכי עמוק לגוף מאחר והוא יוצר הכי פחות אינטראקציה עם רוב הרקמות, והוא מונע חלק מן החום שהגוף עלול היה להרגיש".
כמות האור האינפרא אדום יכול להשתנות לשם בקרה על כמות התרופה המשתחררת מן הליפוזומים מצופי הזהב.
"על ידי שימוש ביותר או פחות אור, ניתן לשחרר יותר או פחות תרופה, וכן ניתן לווסת גם את התגובה על ידי הגברת או הקטנת כמות האור. הדבר מאפשר יותר חופש בתהליך השחרור, מה שמשפר את התהליך הטיפולי".
למרות זרימת הדם המוגברת אל תאי הגידול ופעולת הליגאנדים, חלק מן הליפוזומים עלול להשתחרר בתאים בריאים. במקרה זה, ציפוי הזהב יכול למנוע שחרור התרופה הרעילה לתאים הבריאים.
באמצעות הארה סלקטיבית של אור אינפרא אדום לאזור הגידול בלבד, רופאים יוכלו לוודא שרק ליפוזומים באזור הגידול יכולים לשחרר את התרופה.
"ברגע שאתה יודע היכן הגידולים, ניתן לכוון את מקור האור לאזורים אלה. כל היתר יתפנה מן הגוף או ישתחרר בצורה מושהית, אך לא ברמות רעילות גבוהות, כפי שהיה קורה אם התרופה היתה מוזרקת בצורה מערכתית", אמרה לנג.
להמצאה יש יתרון נוסף: הליפוזום המצופה זהב הוא מתכלה. כרגע אין טיפולים כימותרפיים מאושרים המאפשרים לננו חלקיקים מזהב להתפנות מן הגוף באמצעות המנגנונים העצמיים של הגוף.
לכליות, אשר באופן טבעי מסננות מולקולות של פסולת מחוץ למחזור הדם, יש מגבלה באשר לגודל המולקולה שהן יכולות לסנן. בשל הגודל אליו מתכלה המערכת בהמצאה החדשה, הכליות יכולות לפנות אותן מן הגוף.
יש עוד שלבים רבים לבדיקת ההמצאה לפני שניתן יהיה להשתמש בה בטיפול נגד סרטן. אך במידה והניסויים יצליחו, ליפוזומים מצופי זהב יוכלו למשמש שיטה להעברת תרופות כימותרפיות אל התאים הסרטניים, ולכוונן את שחרור התרופה באופן לא פולשני, באמצעות אור אינפרא אדום, וכך לספק דרך לגוף לסנן את התרופה ממחזור הדם.
יבוא יום בו מטופלים יוכלו לקבל טיפולים כימותרפיים עם בטחון שהתרופות יהרסו ביעילות את התאים הסרטניים, ללא החשש מן הסבל שבתופעות הלוואי.
