ננו-חלקיקים חדשים המסוגלים להעביר שלוש תרופות שונות בו-זמנית ליעד

העברה של תרופות כימותרפיות בצורת ננו-חלקיקים תוכל לסייע בצמצום תכיפותן של תופעות לוואי בזכות העובדה כי התרופות מועברות ישירות לאזור הגידולים

כימאים פיתחו ננו-חלקיקים המסוגלים להעביר שלוש תרופות נוגדות סרטן שונות בו-זמנית. ניתן לתכנן את החלקיקים הללו כך שיעבירו אפילו מספר גדול יותר של תרופות, מה שיאפשר לחוקרים לפתח טיפולים חדשים למיגור תאי סרטן בצורה יעילה יותר תוך הימנעות מתופעות הלוואי הכרוכות בטיפולים כימותרפיים רגילים.

העברה של תרופות כימותרפיות בצורת ננו-חלקיקים תוכל לסייע בצמצום תכיפותן של תופעות לוואי בזכות העובדה כי התרופות מועברות ישירות לאזור הגידולים. בשנים האחרונות מדענים הצליחו לפתח ננו-חלקיקים המסוגלים להעביר תרופה כימותרפית אחת או שתיים, אולם היה קשה מאוד לתכנן חלקיקים המסוגלים לשאת מספר גדול יותר של תרופות בן-זמנית.

כעת, כימאים ממכון מסצ’וסטס לטכנולוגיה (MIT) פיתחו שיטה חדשה לבניית ננו-חלקיקים כאלו, שלתוכם קל יותר להכניס שלוש תרופות או יותר. ממצאי המחקר פורסמו לאחרונה בכתב-העת המדעי Journal of the American Chemical Society. “אנו סבורים כי זוהי הדוגמה הראשונה של ננו-חלקיק המסוגל לשאת בתוכו מספר מדויק של שלוש תרופות ולשחרר אותן בתגובה לשלושה מנגנוני ייזום נפרדים,” אמר Jeremiah Johnson, פרופסור לכימיה ב- MITוהכותב הראשי של המאמר החדש.

ניתן לתכנן את החלקיקים הללו כך שיעבירו אפילו מספר גדול יותר של תרופות, מה שיאפשר לחוקרים לפתח טיפולים חדשים שיוכלו למגר את תאי הסרטן בצורה יעילה יותר תוך הימנעות מתופעות הלוואי הכרוכות בטיפולים כימותרפיים רגילים. במסגרת המאמר, החוקרים הדגימו כי ננו-החלקיקים החדשים שלהם מסוגלים לחסל תאים של סרטן השחלות במידה יעילה יותר מאשר חלקיקים הנושאים בתוכם תרופה אחת או שתיים בלבד, ולאחר שלב זה החוקרים התחילו לבחון את החלקיקים הללו כנגד גידולים בתוך בע”ח.

הגישה החדשה של החוקרים מתגברת על המגבלות הטבועות בתוך שתי השיטות הנפוצות ביותר להכנת ננו-חלקיקים הנושאים בתוכם תרופות: הכנסתן של מולקולות תרופה קטנות לתוך החלקיקים (כימוס, Encapsulation) וקישורן הכימי לחלקיק. כאשר משתמשים בשתי השיטות הללו, התגובות הנדרשות ליצירת החלקיקים הופכות למאתגרות יותר ויותר עם כל סוג נוסף של תרופה. השילוב של שתי שיטות אלו הראה הצלחה מסוימת, אולם הוא עדיין מוגבל לשתי תרופות בלבד.

החוקרים ביקשו לפתח חלקיק מסוג חדש שיוכל להתגבר על אילוצים אלו, ואשר יהיה מסוגל לשאת כל מספר של תרופות שונות. במקום להכין את החלקיק ולאחר מכן לחבר אליו את מולקולות התרופה, החוקרים יצרו אבני-בניין שכבר כוללות בתוכן את התרופה. אבני בניין אלו ניתנות לחיבור במבנה מוגדר מאוד, וכך החוקרים יכולים לשלוט במדויק ביחס התרופות המוטמעות בחלקיק.

כל אחת מאבני הבניין מורכבת משלושה מרכיבים: מולקולת התרופה, יחידת קישור הניתנת לחיבור לאבני בניין אחרות ושרשרת של פוליאתילן גליקול (PEG) המונעת מהמערך מלהתפרק בתוך הגוף. ניתן לחבר מאות מאבני בניין אלו בעזרת גישה שהחוקרים פיתחו ואשר קרויה “brush first polymerization”.

“זוהי דרך חדשה לבנות את החלקיקים מההתחלה,” אומר החוקר הראשי. “אם אני מעונין להכין חלקיק הנושא בתוכו חמש תרופות שונות, אני פשוט לוקח חמש אבני בניין מתאימות ומחבר אותן יחדיו לתוך החלקיק. בעיקרון, אין כל מגבלה על מספר התרופות השונות שניתן להוסיף, ויחס התרופות הנישאות בתוך החלקיק תלוי רק באופן הערבוב שלהן בתחילת התהליך.”

למטרות מאמר זה, החוקרים הכינו חלקיקים הנושאים בתוכם שלוש תרופות נוגדות סרטן (ציס-פלטינה, דוקסורוביצין וקמפטותצין) בהן נעשה שימוש נפוץ בנפרד או בשילוב לטיפול בסרטן השחלות. כל חלקיק נושא בתוכו שלוש תרופות ביחס מוגדר המתאים במדויק למינון המרבי של כל אחת מהתרופות בנפרד כאשר לכל אחת מהתרופות יש מנגנון שחרור משל עצמה: ציס-פלטינה משתחררת ברגע שהחלקיק נכנס לתוך התא, מאחר והקשרים המחברים אותה לחלקיק נשברים בחשיפה לחומר גלוטתיון המתפקד בתור נוגד חמצון ואשר מצוי בתוך התאים; קמפטותצין משתחרר גם הוא במהירות מרגע שהוא נפגש באנזימים תאיים המכונים אסטראזות; התרופה השלישית, דוקסורוביצין, תוכננה כך שהיא תשתחרר רק בחשיפה לקרינה על-סגולה. לאחר שכל שלוש התרופות משתחררות מהחלקיק כל מה שנשאר הוא החומר פוליאתילן גליקול, המתפרק ביולוגית בקלות בגוף.

גישה זו “מייצגת פריצת דרך חדשה ומתוחכמת לשחרור של מספר תרופות באמצעות הכללה של תרופות שונות, דרך מנגנונים כימיים שונים, במסגרת מערכת אחת,” אומר הפרופסור Todd Emrick. החוקרים בוחנים כעת חלקיקים הנושאים בתוכם ארבע תרופות שונות וכן הם מתכננים לתייג את החלקיקים עם מולקולות שתתבייתנה על תאי הסרטן בזכות תגובה עם חלבונים מוגדרים הממוקמים על גביי פני השטח של התא. החוקרים גם סבורים כי היכולת לייצר באופן אמין כמויות גדולות של ננו-חלקיקים הנושאים בתוכים מספר תרופות שונות תאפשר בדיקה מעשית של טיפולים חדשים כנגד מחלת הסרטן.

הידיעה על המחקר

תקציר המאמר