همکاری با سیستم ایمنی بیمار برای مبارزه با سرطان

این واقعیت که سیستم ایمنی ما نانوذرات و داروهایی که حمل می‌کنند را جذب و از بین می‌برد، مدتی است که در حوزه نانوپزشکی مشکل‌ساز بوده است. اما، در مبارزه با سرطان، محققان اکنون در تلاش هستند تا از این مشکل به نفع خود استفاده کنند.

محققان در سراسر جهان به دنبال شناسایی تکنیک هایی هستند که از نانوذرات در درمان بیماری ها استفاده می کنند. چنین ذراتی حدود 100 نانومتر – یک هزارم میلی متر – قطر دارند و محققان در درون آنها تعداد زیادی مولکول دارویی حتی کوچکتر را وارد می کنند.

خوش بینی به این رویکرد در درمان انواع سرطان بسیار زیاد بوده است.

ما مشاهده کرده‌ایم که دیواره‌های رگ‌های خونی در تومورهای سرطانی در موش‌ها منافذ بزرگ‌تری نسبت به همان رگ‌های بافت سالم دارند. اگر نانوذرات را به خون تزریق کنیم، منافذ آن‌ها را راحت‌تر از رگ‌ها خارج کرده و وارد تومور می‌شود.“

Sjoerd Hak، محقق، موسسه علوم نروژ، SINTEF

هاک به جمینی می گوید: «در بافت سالم، جایی که رگ های خونی دست نخورده هستند، نانوذرات نمی توانند فرار کنند.

دانستن این موضوع، هدف قرار دادن داروها در مقصد مورد نظرشان را آسان‌تر می‌کند، و همچنین می‌توانیم حجم داروها را که به قسمت‌هایی از بدن می‌رسند که ممکن است باعث آسیب شوند، محدود کنیم.

با این حال، نانوپزشکی با یک مشکل اساسی مواجه است. سیستم ایمنی بدن ما از اجسام خارجی کوچک و ناآشنا استقبال نمی کند.

ویروس یا دارو؟

هاک توضیح می دهد: “نانوذرات تقریباً به اندازه یک ویروس هستند و معمولاً از مولکول هایی تشکیل شده اند که به طور طبیعی در خون تعلق ندارند. این بدان معنی است که بدن آنها را کشف کرده و آنها را حذف می کند.”

در نتیجه، نانوذرات برای مدت طولانی در خون وجود نخواهند داشت تا دوز کافی از دارو را به تومور هدف آزاد کنند.

هاک می‌گوید: «بسیاری از تحقیقات ما بر روی تولید ذراتی متمرکز شده است که می‌توانند حضور آنها در خون را طولانی‌تر کنند. او می‌گوید: «ما تا حدی موفقیت داشته‌ایم، اما جذب دارو توسط بافت تومور همچنان محدود است. در موش‌ها، ما به نتایج عالی زیادی دست یافته‌ایم، اما تأثیر آن در انسان تا حدودی محدود است».

مانند بسیاری از فناوری‌های دیگر که با پیشوند «nano-» پیشوند شده‌اند، مدتی طول می‌کشد تا نانوپزشکی انتظاراتی را که یک یا دو دهه پیش ایجاد کرده بود برآورده کند.

هاک می گوید: “در رابطه با گستردگی این حوزه تحقیقاتی، از نظر درمان های بالینی به دست آمده بسیار اندک است. اما ما به آن خواهیم رسید – من در این مورد متقاعد هستم.”

در همین حال، او و همکارانش در حال آزمایش یک مسیر جایگزین برای تومورها برای نانوداروها هستند. به جای مبارزه با سیستم ایمنی، رویکرد جدید این است که با آن تیم شوید و با آن بازی کنید.

سلول های ایمنی تهاجمی

جلوگیری از مصرف نانوذرات توسط سلول های ایمنی بسیار دشوار است. چنین سلول هایی در جستجو و از بین بردن اجسام خارجی متخصص هستند. در عین حال، دانش ما در مورد نقش هایی که این سلول ها ایفا می کنند به طور قابل توجهی بهبود یافته است و تعدادی درمان جدید در زمینه آنچه ما ایمونوتراپی می نامیم ایجاد شده است.

هاک می گوید: «ما سعی می کنیم این دو جنبه را به عنوان بخشی از تحقیقات خود ترکیب کنیم – و ما تنها نیستیم». او می‌گوید: «محققان زیادی در سراسر جهان وجود دارند که به این موضوع پی برده‌اند و تلاش می‌کنند از تعاملات مربوط به سلول‌های ایمنی استفاده کنند.

هاک توضیح می‌دهد: “هدف ما استفاده از مکانیسم‌های دفاعی خود بدن برای حمله به تومورهای سرطانی است. ما لزوماً سلول‌های سرطانی را مستقیماً هدف قرار نمی‌دهیم، اما می‌خواهیم شرایط را برای رشد و توسعه آنها کمتر مساعد کنیم.”

هدف قرار دادن داروها به طور مستقیم به سلول های سرطانی مهم ترین چیز نیست. هدف اصلی در اینجا این است که داروها هنگام تعامل با سلول های ایمنی و سیستم ایمنی چه می کنند.

در تومورهای زنده چه می گذرد

برای دستیابی به این هدف، محققان به دانش بیشتری در مورد آنچه که واقعاً برای نانوذرات و مولکول‌های دارویی که آنها حمل می‌کنند، می‌افتد، نیاز دارند. یکی از تکنیک هایی که استفاده می کنند نام دارد میکروسکوپ داخل حیاتی.

هاک می گوید: «میکروسکوپ داخل حیاتی شامل گرفتن فیلم و تصاویری از تومورهای زنده در موش ها در زیر میکروسکوپ است. او توضیح می‌دهد: «این ما را قادر می‌سازد تا به تک تک سلول‌های سرطانی نگاه کنیم و دیواره‌های رگ‌های خونی را بررسی کنیم.

نانوذرات آنقدر کوچک هستند که نمی‌توان آنها را به صورت مجزا شناسایی کرد، اما با خودنور کردن آنها می‌توانیم حرکات آنها را دنبال کنیم.

هاک می‌گوید: «آن‌ها برای دیدن جداگانه، حتی زیر میکروسکوپ، خیلی کوچک هستند، اما ما می‌دانیم کجا هستند زیرا می‌توانیم فلورسانس آنها را تشخیص دهیم.»

هاک می‌گوید: «ما می‌توانیم سلول‌های ایمنی را ببینیم که در اطراف حرکت می‌کنند و تعداد زیادی ذرات فلورسنت را جذب کرده‌اند. او توضیح می‌دهد: «در داخل تومور، ما می‌توانیم سلول‌هایی را ببینیم که کاملاً بی‌تحرک هستند و ذرات را نیز جذب کرده‌اند».

هاک می گوید: “ما می توانیم ببینیم که برخی از سلول های ایمنی در واقع به نظر می رسد، حداقل تا حدی، مسئول جذب ذرات در تومور هستند. مشاهده این موضوع با استفاده از تکنیک هایی غیر از میکروسکوپ داخل حیاتی ممکن نیست.”

به دست آوردن این نوع اطلاعات با استفاده از تکنیک های اسکن MRI یا PET امکان پذیر نیست.

هاک می گوید: «میکروسکوپ درون حیاتی درک مکانیکی بهتری از نحوه تجمع این ذرات در تومور به ما ارائه کرده است.

تغییر رفتار سلول های ایمنی

محققان نشان داده‌اند که در واقع امکان ورود ذرات به سلول‌های ایمنی درون تومور وجود دارد. قدم بعدی شناسایی داروی صحیح و حصول اطمینان از تأثیر درمانی آن است. پاسخ طبیعی سلول های ایمنی تلاش برای از بین بردن نانوذرات است و آنها برای دستیابی به این هدف بیش از اندازه کافی مجهز هستند.

هاک می گوید: «سلول های ایمنی تلاش می کنند تا ذرات را تجزیه کنند. او می‌گوید: «آنها حاوی انواع آنزیم‌ها و اسیدها و همچنین فضاها یا محفظه‌های اختصاصی هستند که مواد را برای تخریب می‌فرستند».

این سلول های ایمنی همان چیزی است که محققان به آن می گویند فاگوسیت ها، از یونانی به معنی “خوردن سلول ها. هاک و همکارانش به دنبال دستکاری این فاگوسیت ها هستند تا رفتار خود را تغییر دهند.

هاک توضیح می‌دهد: «ما در حال کار با دو داروی مختلف هستیم که درون نانوذرات کپسوله کرده‌ایم و اکنون در تلاش هستیم تا ببینیم این داروها چه نوع اثراتی بر سلول‌های ایمنی دارند.

آنها فاگوسیت ها را هدف قرار می دهند زیرا آنها می توانند “طرف خود را تغییر دهند” و به جای مقابله با تومور به نفع تومور عمل کنند.

هاک می گوید: “ما می دانیم که این سلول ها هنگام رشد و توسعه تومور نقش کلیدی ایفا می کنند. تومور موفق می شود آنها را فریب دهد تا به نفع خود کار کنند.”

او می‌گوید: «کاری که ما در تلاشیم انجام دهیم این است که عملکرد سلول‌هایی را که برای تومور کار می‌کنند، دستکاری یا خاموش کنیم.»

نتایج آزمایش امیدوارکننده در موش

در واقع، این بدان معناست که محققان در تلاش برای افزایش جذب نانوذرات توسط سلول های ایمنی هستند. این کاملاً برعکس چیزی است که تحقیقات پزشکی سال‌ها برای دستیابی به آن تلاش کرده‌اند. در حال حاضر، آنها در حال بررسی چگونگی عملکرد این فرآیند در سلول های ایمنی جدا شده انسان و موش های مبتلا به سرطان سینه هستند.

هاک می گوید: ما اولین آزمایش های درمانی را چند هفته پیش انجام دادیم و نتایج بسیار جالب است. او توضیح می دهد: “اما قبل از اینکه بتوانیم نتیجه گیری کنیم، کارهای بیشتری باید انجام شود. او توضیح می دهد: “تشخیص اینکه دقیقاً چگونه در مورد چیزها پیش می رویم، و همچنین اینکه چه غلظت ها و زمان های جوجه کشی مناسب ترین هستند، زمان می برد.”

هاک می‌گوید: «قبل از اینکه بتوانیم بگوییم که این تکنیک کار می‌کند، چیزهای زیادی باید دریابیم.» او می‌گوید: “شاید متوجه شویم که با استفاده از دو دارویی که انتخاب کرده‌ایم، اصلاً کار نمی‌کند. در این صورت، ممکن است مجبور شویم دوباره از صفر با داروهای جدید شروع کنیم.”

یک گلوگاه کلیدی در این فرآیند، نه تنها برای این پروژه، بلکه برای کل حوزه نانوپزشکی، تلاش می‌کند تا ذرات حامل دارو را متقاعد کند که از محفظه‌هایی که سلول‌ها آنها را برای تخریب فرستاده‌اند، خارج شوند.

هاک می گوید: «به نظر می رسد که مولکول هایی که ما استفاده می کنیم می توانند فرار کنند. او می‌گوید: «نتایج اولیه ما این را تأیید می‌کند، بنابراین من معتقدم که موفق خواهیم شد، اگرچه هنوز برای گفتن قطعی زود است».

فرصت هایی برای رویکردهای نوآورانه

مانند سایر تحقیقات پزشکی، قبل از اینکه بتوانیم روش های درمانی جدید را برای بیماران اعمال کنیم، باید گام های کوچک بسیاری برداشته شود. Sjoerd Hak این پروژه را بخشی از یک تصویر بسیار بزرگتر می داند.

او می‌گوید: «البته بسیار هیجان‌انگیز خواهد بود اگر بخواهیم درمانی را شناسایی کنیم که آنقدر خوب کار کند که تحقیقات بیشتر در مورد همان نانودارویی را که ما می‌سازیم توجیه کند.»

هاک می گوید: “اما از دیدگاه شخصی، من بیشتر به نشان دادن این موضوع علاقه مند هستم که می توانیم با استفاده از این تکنیک به اثرات درمانی دست یابیم. به هر حال، این روش فرصت هایی را برای تعدادی از رویکردهای درمانی جدید ارائه می دهد.”