Νανοσφαιρίδια και υπέρυθρα λέιζερ εναντίον καρκινικών όγκων

Από σελίδα του ABC News, 4 Νοεμβρίου 2003

Επιστήμονες στις ΗΠΑ λένε ότι έχουν επινοήσει μια νέα τεχνική με αδρανή νανοσφαιρίδια, που μπορεί γρήγορα να καταστρέψει τους καρκίνους χωρίς χειρουργική επέμβαση και να αφήσει ακόμα τον περιβάλλοντα ιστό αβλαβή.

Τα σφαιρίδια είναι μικροσκοπικά μόρια πυριτίου επενδεδυμένα με χρυσό , που είναι γνωστά ως νανοκελύφη, που μπορούν να εγχυθούν σε έναν καρκινικό όγκο και κατόπιν να θερμανθούν με μια υπέρυθρη ακτινοβολία, λέει μια επιστημονική ομάδα που καθοδηγείται από την Δρ Jennifer West του Πανεπιστημίου Rice στο Χιούστον, σε μια έκθεση χθες στο περιοδικό της Εθνικής Ακαδημίας των Επιστημών.

Δεξιά: Η περιοχή που είναι κόκκινη είναι εκείνη όπου εγχύθηκαν τα νανοκελύφη. Μέσα σε λίγα λεπτά θέρμανσης από τις δόσεις της  υπέρυθρης ακτινοβολίας, τα καρκινικά κύτταρα πέθαναν.

"Οι θερμοκρασίες μέσα στους όγκους έφθασαν σε αρκετά υψηλά επίπεδα, έτσι ώστε να καταστρέψουν τα καρκινικά κύτταρα μέσα σε τέσσερα έως έξι λεπτά, σκοτώνοντας τους όγκους αλλά αφήνοντας τον περιβάλλοντα ιστό αβλαβή," είπαν οι επιστήμονες.

Οι ερευνητές προτείνουν ότι εάν τα προκαταρκτικά αποτελέσματά τους αποδειχθούν ότι είναι σωστά, η τεχνική θα μπορούσε να είναι ιδανική για την καταστροφή των μικρών καρκινικών όγκων, που είναι μικροί και ενσωματωμένοι σε ζωτικής σημασίας ιστό, όπως ο εγκέφαλος.

Τα νανοκελύφη είναι τόσο μικροσκοπικά - περίπου 120 nm, ή 1.500 φορές μικρότερα από το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας - που μπορούν να ληφθούν εύκολα από τα κύτταρα, όπως έδειξαν οι επιστήμονες σε σειρά πειραμάτων που στοχεύουν στην ανάπτυξη της τεχνικής.

Οι επιστήμονες αρχικά έφτιαξαν σωματίδια από πυρίτιο διαμέτρου 110 νανομέτρων και με επίστρωση από χρυσό πάχους 10nm -ο χρυσός επελέγη γιατί είναι βιολογικά αδρανής.

Το χρυσό επίστρωμα στα κελύφη είναι όχι μόνο αβλαβή στο σώμα - σαν το χρυσό δόντι στο στόμα - αλλά με μια ρύθμιση του πάχους του σε σχέση με τον πυρήνα πυριτίου, οι ερευνητές ήταν σε θέση "να συντονίσουν" τα νανοκελύφη για να πάρουν έναν συγκεκριμένο τύπο φωτός κοντά στην εγγύς υπέρυθρη ζώνη.

Όπως ο χρυσός, το φως κοντά στην εγγύς υπέρυθρη ζώνη δεν βλάπτει τον ζωντανό ιστό, αλλά όταν επέδρασε η ακτινοβολία πάνω στον χρυσό αυτός θερμάνθηκε μέχρι μια μέση τιμή 37° C, αρκετά  για να πλήξη θανατηφόρα τα κύτταρα στα οποία τα νανοκελύφη είχαν δεσμευτεί.

Αφού από την επώαση καλλιεργημένων ανθρώπινων καρκινικών κυττάρων του στήθους σε ένα διάλυμα που περιέχει νανοκελύφη, οι ερευνητές εξέθεσαν τα επωασμένα κύτταρα μαζί με άλλα κύτταρα ελέγχου σε μια πηγή φωτός στην εγγύς υπέρυθρη ζώνη. Τα κύτταρα τότε εμφάνισαν τα σημάδια μιας αμετάκλητης θερμικής καταστροφής καθώς και τον θάνατο κυττάρων, ενώ τα κύτταρα ελέγχου παρέμειναν άθικτα καθώς το ανθρώπινο σώμα είναι διαφανές στην υπέρυθρη ακτινοβολία.

Οι επιστήμονες ενέγχυσαν έπειτα νανοκελύφη σε  αυξανόμενους όγκους σε ποντίκια και εξέθεσαν έπειτα τα ζώα σε χαμηλές δόσεις φωτός στην εγγύς υπέρυθρη ζώνη. Μέσα σε λίγα λεπτά, τα κύτταρα του καρκίνου είχαν καταστραφεί από την παραγόμενη θερμότητα.

Σύμφωνα με την West, ακόμα και αν τα σωματίδια εισαχθούν απλώς στην κυκλοφορία του αίματος θα συσσωρευτούν στους όγκους, καθώς τα αιμοφόρα αγγεία στις περιοχές αυτές είναι πιο διαπερατά.

Οι ερευνητές σημειώνουν ότι η συμβατική χειρουργική επέμβαση είναι μια αποτελεσματική θεραπεία για τους καθορισμένους με σαφήνεια κύριους όγκους σε προσιτούς, μη-ζωτικής σημασίας, ιστούς. Οι εναλλακτικές επεξεργασίες - όπως το λέιζερ και ο υπέρηχος - είναι διαθέσιμες μόνο για τη θεραπεία των μικρών καρκίνων, που δεν ορίζονται σωστά  και που ενσωματώνονται στους ζωτικής σημασίας ιστούς. Εντούτοις, οι περισσότερες μέθοδοι γίνονται είτε με εγχείριση είτε δεν κάνουν διακρίσεις μεταξύ των υγιών και των καρκινωδών κυττάρων.

Άλλοι ερευνητές έχουν πειραματιστεί με θεραπείες που στηρίζονται σε χρωστικές ουσίες που εγχύνονται στα κύτταρα και που απορροφούν το, εγγύς στην υπέρυθρη ζώνη, φως αλλά η West και οι συνάδελφοι της έχουν εμφανίσει ότι τα νανοκελύφη είναι ενδεχομένως πολύ αποτελεσματικότερα. Υπολογίζουν ότι τα νανοκελύφη είναι πάνω από ένα εκατομμύριο φορές πιο κατάλληλο από ένα βαμμένο μόριο που φωτίζεται από ένα φωτόνιο και θερμαίνεται.

Ένα άλλο πλεονέκτημα που έχουν τα νανοκελύφη πάνω στις βαμμένες ουσίες είναι ότι οι βιοχημικοί μπορούν να δημιουργήσουν επιστρώματα για αυτά που τα κάνει "αόρατα" στο ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος,  επισημαίνουν οι ερευνητές.

Το νανοκελύφη θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να διανείμουν βιολογικά ενεργά μόρια - όπως είναι τα φάρμακα - σε συγκεκριμένες περιοχές πριν ενεργοποιηθούν από μια εξωτερική πηγή ενέργειας, όπως είναι το φως, τα ραδιοκύματα ή τα ηχητικά κύματα.

Για να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της μεταφοράς τα σωματίδια θα μπορούσαν να συνδεθούν με ειδικά αντισώματα που αναγνωρίζουν τα καρκινικά κύτταρα.

Οι ερευνητές ελπίζουν να ξεκινήσουν κλινικές δοκιμές σε ασθενείς με καρκίνο του πνεύμονα σε 12 με 18 μήνες εντός ενάμισι έτους.