Καρκίνος θεραπεία: Ο στόχος αυτής της τεχνολογίας είναι να εκμεταλλευτεί την ικανότητα των κατασκευασμένων προβιοτικών να διεισδύουν όγκους, ενώ χρησιμοποιεί υπερήχους για να τους ενεργοποιήσει για να απελευθερώσει ισχυρά φάρμακα μέσα στον όγκο.
Η χημειοθεραπεία έχει αποδειχθεί πολύτιμο εργαλείο για τη θεραπεία καρκίνων πολλών ειδών, αλλά έχει ένα μεγάλο μειονέκτημα. Εκτός από το να σκοτώνει τα καρκινικά κύτταρα, μπορεί επίσης να σκοτώσει υγιή κύτταρα όπως αυτά στους θύλακες των τριχών, και αυτά που καλύπτουν το στομάχι, προκαλώντας ναυτία. Οι επιστήμονες στο Caltech μπορεί να έχουν μια καλύτερη λύση: γενετικά τροποποιημένα, ελεγχόμενα από τον ήχο βακτήρια που αναζητούν και καταστρέφουν τα καρκινικά κύτταρα. Σε μια νέα δημοσίευση που δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Communications, ερευνητές από το εργαστήριο του Mikhail Shapiro, καθηγητή χημικής μηχανικής και ερευνητή του Ιατρικού Ινστιτούτου Howard Hughes, δείχνουν πώς έχουν αναπτύξει ένα εξειδικευμένο στέλεχος του βακτηρίου Escherichia coli (E. coli) που αναζητά έξω και διεισδύει σε καρκινικούς όγκους όταν εγχέεται στο σώμα του ασθενούς.
Μόλις τα βακτήρια φτάσουν στον προορισμό τους, μπορούν να ενεργοποιηθούν για την παραγωγή αντικαρκινικών φαρμάκων με παλμούς υπερήχων. “Ο στόχος αυτής της τεχνολογίας είναι να εκμεταλλευτεί την ικανότητα των κατασκευασμένων προβιοτικών να διεισδύουν όγκους, ενώ χρησιμοποιεί υπερήχους για να τους ενεργοποιήσει για να απελευθερώσει ισχυρά φάρμακα μέσα στον όγκο”, λέει ο Shapiro. Το σημείο εκκίνησης για τη δουλειά τους ήταν ένα στέλεχος E. coli που ονομάζεται Nissle 1917, το οποίο είναι εγκεκριμένο για ιατρικές χρήσεις σε ανθρώπους. Αφού εγχυθούν στην κυκλοφορία του αίματος, αυτά τα βακτήρια εξαπλώνονται σε όλο το σώμα. Στη συνέχεια, το ανοσοποιητικό σύστημα του ασθενούς τα καταστρέφει. Εκτός από εκείνα τα βακτήρια που έχουν αποικίσει καρκινικούς όγκους, τα οποία προσφέρουν ένα ανοσοκατασταλμένο περιβάλλον.
Για να μετατρέψει τα βακτήρια σε χρήσιμο εργαλείο για τη θεραπεία του καρκίνου, η ομάδα τα κατασκεύασε ώστε να περιέχουν δύο νέα σετ γονιδίων. Ένα σύνολο γονιδίων είναι για την παραγωγή νανοσωμάτων, τα οποία είναι θεραπευτικές πρωτεΐνες που απενεργοποιούν τα σήματα που χρησιμοποιεί ένας όγκος για να αποτρέψει μια αντικαρκινική απόκριση από το ανοσοποιητικό σύστημα. Η παρουσία αυτών των νανοσωμάτων επιτρέπει στο ανοσοποιητικό σύστημα να επιτεθεί στον όγκο. Το άλλο σύνολο γονιδίων λειτουργεί σαν θερμικός διακόπτης για την ενεργοποίηση των γονιδίων νανοσωμάτων όταν τα βακτήρια φτάσουν σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία.
Εισάγοντας τα γονίδια που εξαρτώνται από τη θερμοκρασία και τα νανοσωματικά γονίδια, η ομάδα μπόρεσε να δημιουργήσει στελέχη βακτηρίων που παρήγαγαν τα νανοσώματα που καταστέλλουν τον όγκο μόνο όταν θερμανθούν σε θερμοκρασία ενεργοποίησης 42-43 βαθμών Κελσίου. Δεδομένου ότι η κανονική θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος είναι 37 βαθμοί Κελσίου, αυτά τα στελέχη δεν αρχίζουν να παράγουν τα αντικαρκινικά νανοσώματα τους όταν εγχέονται σε ένα άτομο. Αντίθετα, αναπτύσσονται αθόρυβα μέσα στους όγκους έως ότου μια εξωτερική πηγή τους θερμάνει στη θερμοκρασία ενεργοποίησης τους. Αλλά πώς θερμαίνουμε τα βακτήρια που βρίσκονται σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία, δυνητικά βαθιά μέσα στο σώμα όπου αναπτύσσεται ένας όγκος; Για αυτό, η ομάδα χρησιμοποίησε εστιασμένο υπέρηχο (FUS). Το FUS είναι παρόμοιο με το υπερηχογράφημα που χρησιμοποιείται για την απεικόνιση εσωτερικών οργάνων ή ενός εμβρύου που μεγαλώνει στη μήτρα, αλλά έχει υψηλότερη ένταση και εστιάζεται σε ένα στενό σημείο.
Η εστίαση του υπερήχου σε ένα σημείο προκαλεί τη θέρμανση του ιστού σε αυτή τη θέση, αλλά όχι του ιστού που τον περιβάλλει. ελέγχοντας την ένταση του υπερήχου, οι ερευνητές μπόρεσαν να αυξήσουν τη θερμοκρασία αυτού του ιστού σε συγκεκριμένο βαθμό. “Ο εστιασμένος υπέρηχος μας επέτρεψε να ενεργοποιήσουμε τη θεραπεία ειδικά μέσα σε έναν όγκο”, λέει ο Mohamad Abedi, πρώην Ph.D. φοιτητής στην ομάδα του Shapiro που συνηγήθηκε του έργου και τώρα είναι μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον. “Αυτό είναι σημαντικό γιατί αυτά τα ισχυρά φάρμακα, τα οποία είναι τόσο χρήσιμα στη θεραπεία όγκων, μπορούν να προκαλέσουν σημαντικές παρενέργειες σε άλλα όργανα όπου μπορεί να υπάρχουν και οι βακτηριακές μας ουσίες”.
Για να ελέγξει εάν το κατασκευασμένο στέλεχος βακτηρίων τους λειτούργησε όπως έπρεπε, η ερευνητική ομάδα έκανε ένεση βακτηριακών κυττάρων σε ποντίκια εργαστηρίου που είχαν προσβληθεί από όγκους. Αφού έδωσε χρόνο στα βακτήρια να διεισδύσουν στους όγκους, η ομάδα χρησιμοποίησε υπερήχους για να τους ζεστάνει. Μέσω μιας σειράς δοκιμών, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα ποντίκια που έλαβαν θεραπεία με αυτό το στέλεχος βακτηρίων και υπερηχογράφημα εμφάνισαν πολύ πιο αργή ανάπτυξη όγκου από ποντίκια που έλαβαν θεραπεία μόνο με υπέρηχο, ποντίκια που έλαβαν θεραπεία μόνο με βακτήρια και ποντίκια που δεν έλαβαν καθόλου θεραπεία.
Ωστόσο, η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι ορισμένοι από τους όγκους σε ποντίκια που υποβλήθηκαν σε θεραπεία δεν συρρικνώθηκαν καθόλου. “Αυτό είναι ένα πολλά υποσχόμενο αποτέλεσμα γιατί δείχνει ότι μπορούμε να στοχεύσουμε τη σωστή θεραπεία στο σωστό μέρος τη σωστή στιγμή”, λέει ο Shapiro. “Όμως, όπως συμβαίνει με κάθε νέα τεχνολογία, υπάρχουν μερικά πράγματα που πρέπει να βελτιστοποιηθούν, συμπεριλαμβανομένης της προσθήκης της ικανότητας οπτικοποίησης των βακτηριακών παραγόντων με υπερήχους προτού τους ενεργοποιήσουμε και στοχεύοντας τα ερεθίσματα θέρμανσης σε αυτά με μεγαλύτερη ακρίβεια”.
Διαβάστε όλες τις τελευταίες Ειδήσεις για την υγεία από την Ελλάδα και τον ΚόσμοΑκολουθήστε το healthweb.gr στο Google News και μάθετε πρώτοι όλες τις ειδήσεις
