یک نانوداروی خوراکی ایمنی در مقابل سرطان را چند برابر کرد
بلک بلاگ: محققان یک نانوداروی خوراکی ساخته اند که از ترکیبات تولیدشده توسط باکتری های روده برای تقویت سلول های ایمنی استفاده می نماید.
به گزارش بلک بلاگ به نقل از ستاد نانو، این دارو توانسته جذب یک متابولیت طبیعی به نام DHB را بیشتر از ۱۴ برابر افزایش دهد و سلول های ایمنی را برای مبارزه طولانی تر با تومورها آماده کند. در آزمایش های حیوانی، ترکیب این نانودارو با درمان های مهارکننده نقاط کنترلی ایمنی به حذف کامل تومورها و ایجاد حافظه ایمنی در مقابل بازگشت سرطان منجر گردید.
یک گروه پژوهشی مشترک به سرپرستی پروفسور یانگ سئوک چو (Young Seok Cho) از دانشکده پزشکی دانشگاه سونگ کیون کوان (Sungkyunkwan University) و پروفسور جیمز جی. مون (James J. Moon) از دانشگاه میشیگان (University of Michigan)، موفق به توسعه یک نانوداروی خوراکی مبتنی بر میکروبیوم شده اند که می تواند توانایی سیستم ایمنی برای شناسایی و از بین بردن سلول های سرطانی را افزایش دهد.
این فناوری با بهره گیری از یک متابولیت طبیعی تولیدشده توسط باکتری های روده، تلاش می کند یکی از چالش های مهم ایمنی درمانی سرطان را برطرف کند؛ یعنی تقویت پاسخ ایمنی در بیمارانی که به درمان های موجود پاسخ کافی نمی دهند. یافته های این تحقیق در نشریه معتبر «نیچر نانوتکنولوژی» (Nature Nanotechnology) انتشار یافته است.
محدودیت ایمنی درمانی و نقش میکروبیوم روده
در سالیان اخیر، ایمنی درمانی به یکی از مهم ترین نگاههای درمان سرطان تبدیل گشته است. داروهایی مانند مهارکننده های PD-۱ با برداشتن برخی ترمزهای طبیعی سیستم ایمنی، سلول های دفاعی بدن را باردیگر مقابل تومورها فعال می کنند. در عین حال، این درمان ها برای همه بیماران مؤثر نیستند و تنها بخشی از بیماران پاسخ مطلوبی به آنها نشان می دهند. همین محدودیت، محققان را به سوی یافتن راه هایی برای تقویت عملکرد سیستم ایمنی سوق داده است.
گروه پژوهشی در این مطالعه، بجای تمرکز صرف بر سلول های سرطانی، به یکی از مهم ترین ساکنان بدن یعنی میکروبیوم روده توجه کرد. محققان دریافتند ترکیبی که به صورت طبیعی توسط برخی باکتری های روده تولید می شود، یعنی «اسید ۳، ۴-دی هیدروکسی بنزوئیک» یا DHB، می تواند اهمیت بالای ی در تقویت پاسخ ایمنی ضدتوموری ایفا کند.
DHB چه طور سلول های T را تقویت می کند؟
یافته اصلی پژوهش نشان داد که DHB می تواند خصوصیت موسوم به «بنیادی بودن» یا Stemness را در سلول های T نوع CD۸+ افزایش دهد. این سلول ها از مهم ترین نیروهای دفاعی بدن در مقابل سرطان به شمار می روند، چونکه می توانند سلول های سرطانی را شناسایی کرده و از بین ببرند.
مشکل اینجاست که سلول های T در جریان یک پاسخ ایمنی طولانی مدت، کم کم خسته می شوند. این پدیده که «فرسودگی سلول های T» نام دارد، باعث می شود سلول های ایمنی توانایی خویش را برای ادامه حمله مؤثر به تومور از دست بدهند. یکی از فاکتورهای مؤثر در این فرآیند، افزایش فعالیت مسیرهای متابولیکی در رابطه با تجزیه قند یا گلیکولیز است.
پژوهشگران دریافتند DHB می تواند این فرآیند متابولیکی را مهار کند و با این وجود مسیرهای مولکولی در رابطه با بقا و حفظ عملکرد سلول های T را تغییر دهد. به صورت مشخص، این ترکیب بر مسیر Akt-mTORC۱-Myc اثر می گذارد؛ مسیری که نقش مهمی در تنظیم متابولیسم، رشد و عملکرد سلول های ایمنی دارد.
به بیان ساده، DHB کمک می نماید سلول های T بجای آن که در جریان مبارزه طولانی با تومور به سرعت خسته شوند، خصوصیت های سلول های بنیادی مانند خویش را حفظ کنند و برای مدت طولانی تری توانایی رویارویی با سلول های سرطانی را داشته باشند. این خصوصیت می تواند اهمیت زیادی در افزایش دوام پاسخ ایمنی به درمان سرطان داشته باشد.
از ناپایداری DHB تا طراحی نانوامولسیون خوراکی
با این حال، استفاده مستقیم از DHB طبیعی با یک مانع جدی رو به رو بود. این ماده بعد از ورود به بدن خیلی ناپایدار است و در عرض چند دقیقه به سرعت تجزیه و از جریان خون حذف می شود. بنابراین، حتی اگر DHB از نظر زیستی ظرفیت بالایی برای تقویت سیستم ایمنی داشته باشد، رساندن مقدار کافی از آن به بدن و حفظ اثر آن دشوار است.
پژوهشگران ابتدا DHB را از نظر شیمیایی اصلاح کردند تا شکل پایدارتر و مناسب تری از آن، موسوم به «پرودارو» (Prodrug)، به دست آورند. سپس این پرودارو را درون یک نانوامولسیون خوراکی بر پایه اسید اولئیک قرار دادند. محصول غائی که «Prodrug ۲۰۱» نام گذاری شده است، با هدف افزایش پایداری و جذب ترکیب فعال در بدن طراحی شد.
نتایج نشان داد این راهکار نانویی توانسته است مدت زمان حضور ماده دارویی در جریان خون را بشکل شایان توجهی افزایش دهد. مهم تر از آن، زیست فراهمی یا میزان جذب مؤثر آن در بدن حدود ۱۴٫۳ برابر افزایش یافت. این افزایش جذب، یکی از مهم ترین موفقیتهای این فناوری محسوب می شود، چونکه مشکل اصلی استفاده از DHB طبیعی، نه فقط اثرگذاری آن بلکه سرعت خیلی بالای حذف آن از بدن بود.
آزمایش نانودارو در مدلهای حیوانی سرطان
پژوهشگران سپس عملکرد نانوداروی خوراکی را در مدلهای حیوانی دچار سرطان بررسی کردند. این آزمایش ها روی مدلهای سرطان روده بزرگ، ملانوما و سرطان پستان انجام شد. نتایج نشان داد که نانودارو می تواند سلول های T نوع CD۸+ با خصوصیت های بنیادی مانند را تقویت کرده و آنها را به سوی محل تومورها هدایت کند.
در مدلهای آزمایشگاهی و حیوانی، این فرآیند با کاهش قابل توجه اندازه تومورها همراه بود. اما نتایج زمانی چشمگیرتر شد که نانوداروی خوراکی در کنار درمان موسوم به «مهار نقاط کنترلی ایمنی» یا Immune Checkpoint Blockade مورد استفاده قرار گرفت.
هم افزایی نانودارو و مهار نقاط کنترلی ایمنی
مهارکننده های نقاط کنترلی ایمنی از مهم ترین ابزارهای ایمنی درمانی سرطان هستند. این داروها با برداشتن ترمزهای مولکولی سیستم ایمنی، به سلول های T اجازه می دهند فعالیت ضدسرطانی بیشتری داشته باشند. در عین حال، اگر سلول های T خودشان توان کافی برای ادامه فعالیت نداشته باشند، برداشتن این ترمزها نیز امکان دارد اثر محدودی داشته باشد.
نانوداروی جدید دقیقا همین نقطه را هدف قرار می دهد. از یک سو، درمان مهار نقاط کنترلی به فعال شدن سیستم ایمنی کمک کرده، از طرفی، DHB به سلول های T کمک می نماید خصوصیت های بنیادی مانند خویش را حفظ نموده و برای مدت طولانی تری فعال باقی بمانند. به این ترتیب، دو رویکرد می توانند اثر یکدیگر را تقویت نمایند.
در مدلهای آزمایشی، ترکیب نانوداروی خوراکی با درمان مهار نقاط کنترلی ایمنی حتی توانست به حذف کامل تومورها منجر شود. علاوه بر این، حیوانات آزمایش شده نوعی حافظه ایمنی طولانی مدت ایجاد کردند که توانایی رویارویی با بازگشت باردیگر تومور را افزایش می داد.
اهمیت حافظه ایمنی در پیش گیری از بازگشت سرطان
اهمیت این یافته فقط در کوچک شدن تومور خلاصه نمی گردد. ایجاد حافظه ایمنی یکی از اهداف مهم در درمان سرطان است، چونکه سیستم ایمنی باید بتواند سلول های سرطانی را حتی بعد از از بین رفتن تومور اولیه نیز شناسایی کند. اگر این سازوکار در مطالعات آینده و در انسان نیز تأیید شود، می تواند به طراحی درمان هایی کمک نماید که علاوه بر رویارویی با تومور موجود، احتمال بازگشت بیماری را نیز کاهش دهند.
مسیر تجاری سازی درمان های مبتنی بر میکروبیوم
پروفسور یانگ سئوک چو، سرپرست این تحقیق، باور دارد این مطالعه سازوکار مولکولی ارتباط میان متابولیت های تولیدشده توسط میکروبیوم روده و سیستم ایمنی را آشکار کرده و این دانش را از سطح یک یافته زیستی به یک داروی خوراکی منتقل کرده است. به قول او، تبدیل منابع میکروبی کمتر مورد استفاده قرارگرفته به نانوداروهایی ایمن و قابل توسعه می تواند پایه ای برای تجاری سازی نسل آینده درمان های سرطان مبتنی بر میکروبیوم باشد.
این پژوهش از منظر دیگری نیز قابل توجه است. در سالیان اخیر، میکروبیوم روده از مجموعه ای از میکروارگانیسم های ناشناخته و کم اهمیت به یکی از حوزه های داغ پژوهش های زیست پزشکی تبدیل گشته است. حالا مشخص شده است که ترکیبات تولیدشده توسط این میکروارگانیسم ها می توانند بر فرایندهای مختلف بدن، از متابولیسم گرفته تا عملکرد سیستم ایمنی، اثر بگذارند. مطالعه جدید نشان میدهد این ترکیبات حتی می توانند به نقطه شروعی برای طراحی داروهای نانویی جدید تبدیل شوند.
فاصله نتایج حیوانی تا درمان انسانی
البته فاصله میان موفقیت در مدلهای حیوانی و تبدیل یک فناوری به درمان انسانی همچنان قابل توجه است. نتایج این مطالعه نشان دهنده ظرفیت بالای این رویکرد است، اما ارزیابی ایمنی، دوز مناسب، اثربخشی در انسان و نتایج طولانی مدت آن نیازمند مطالعات بالینی و مراحل توسعه دارویی است.
با این حال، ایده اصلی این مطالعه روشن است: بجای آن که تنها خود سلول سرطانی هدف قرار گیرد، میتوان محیط زیستی و متابولیکی سیستم ایمنی را نیز برای مبارزه مؤثرتر با سرطان آماده کرد. در این رویکرد، میکروبیوم روده منبعی از مولکول های زیستی پرارزش است و فناوری نانو ابزاری برای رساندن این مولکول ها به بدن با پایداری و کارآیی بیشتر.
این پژوهش که در «نیچر نانوتکنولوژی» انتشار یافته است، نمونه ای از همگرایی سه حوزه مهم زیست پزشکی، میکروبیوم و فناوری نانو محسوب می شود؛ ترکیبی که می تواند مسیر توسعه نسل جدیدی از درمان های خوراکی و مبتنی بر سیستم ایمنی را هموار کند. شاید این دفعه، یکی از مهم ترین سلاح های آینده مقابل سرطان نه در لابراتوار های شیمیایی، بلکه در ترکیباتی باشد که سال هاست باکتری های روده بدون سروصدا تولید می کنند.
خلاصه اینکه مشکل اینجاست که سلول های T در جریان یک پاسخ ایمنی طولانی مدت، کم کم خسته می شوند. در عین حال، استفاده مستقیم از DHB طبیعی با یک مانع جدی مواجه بود. مطالعه جدید نشان میدهد این ترکیبات حتی می توانند به نقطه شروعی برای طراحی داروهای نانویی جدید تبدیل شوند.
منبع: blackblog.ir
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب