Αντικαρκινικές «χειροβομβίδες»

 

Αυτό θα βλέπαμε αν μπορούσαμε να σπάσουμε ένα λιπόσωμα που μεταφέρει φαρμακευτική ουσία (και βεβαίως αν διαθέταμε ένα ισχυρό μικροσκόπιο). Στο κέντρο βρίσκεται ο κρύσταλλος του φαρμάκου, ενώ οι σιέλ σφαίρες αναπαριστούν τις υδρόφιλες κεφαλές των λιπιδίων ενωμένες με τα (σαν από σύρμα) υδρόφοβα άκρα τους

 

Μικρές λιπο-μπαλίτσες μεταφέρουν αντικαρκινικά φάρμακα, εντοπίζουν τον όγκο και «σκάνε» μέσα του χωρίς να βλάπτουν τους γύρω ιστούς. Ενα σενάριο επιστημονικής φαντασίας που παίρνει σάρκα και οστά.

Ας φανταστούμε το ιδανικό αντικαρκινικό φάρμακο: θα πρέπει να είναι αποτελεσματικό στην αποστολή του να σκοτώνει τα κύτταρα των όγκων, αλλά και με σαφή προτίμηση σε αυτά και μόνον αυτά, ώστε να προστατεύονται τα υγιή από τη θανατηφόρο δράση του. Και αν η προτίμηση δεν είναι τόσο ειδική, μήπως θα μπορούσαμε να βάλουμε την ισχυρή κυτταροτοξική ουσία μας μέσα σε ένα περίβλημα και να τη μεταφέρουμε με ασφάλεια ακριβώς στη θέση που πρέπει να δράσει; Και όταν βεβαιωθούμε πως έχει φτάσει στον προορισμό της, να την απελευθερώσουμε, όχι με μια μεγάλη έκρηξη, αλλά με έναν απλό και ελεγχόμενο τρόπο που θα εγγυηθεί και τα καθαρά αποτελέσματα;

Ονειρα σαν αυτά έχουν κάνει πολλές γενιές επιστημόνων που έχουν αφιερώσει τη ζωή τους στη μάχη κατά του καρκίνου. Η υλοποίησή τους δεν είναι πάντα εύκολη, αλλά από καιρού εις καιρόν υπάρχει πρόοδος που μας επιτρέπει να ελπίζουμε. Κάτι τέτοιο έγινε την εβδομάδα που πέρασε όταν ο έλληνας καθηγητής Νανοϊατρικής του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ Κώστας Κωσταρέλος ανακοίνωσε τη βελτιωμένη έκδοση ενός οχήματος μεταφοράς αντικαρκινικών φαρμάκων στο εσωτερικό του σώματος. Το κατάλληλα σχεδιασμένο όχημα «γνωρίζει» πώς θα εντοπίσει τους όγκους, πώς θα τρυπώσει στα κύτταρά τους και πώς να λαμβάνει το σήμα που του λέει να απελευθερώσει το φορτίο του. Πόσο μακριά θα φτάσει άραγε;


Την εβδομάδα που μόλις πέρασε μια είδηση προερχόμενη από τα βρετανικά μέσα ενημέρωσης έκανε τον γύρο του κόσμου. Η είδηση, η οποία προέκυψε στο πλαίσιο ενός συνεδρίου, αφορούσε μια νέα «χειροβομβίδα» κατά του καρκίνου, η οποία μάλιστα είχε και ελληνική υπογραφή. Οπως αντιλαμβάνεστε, το να αναζητήσουμε και να μιλήσουμε με τους δημιουργούς της εν λόγω χειροβομβίδας ήταν αυτονόητο: ο καθηγητής Νανοϊατρικής του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ κ. Κώστας Κωσταρέλος μίλησε στο BHMAScience και έδωσε τις πραγματικές διαστάσεις αυτού του όπλου κατά του καρκίνου που δεν είναι νέο, αλλά χάρη στην ερευνητική ομάδα του απέκτησε νέες δυνάμεις.


Το οπλοστάσιο των λιποσωμάτων
Τα λιποσώματα, γιατί αυτό είναι το όπλο, έχουν μια ιστορία μισού αιώνα, ενώ οι προσπάθειες για την ιατρική αξιοποίησή τους ξεπερνούν τις τρεις δεκαετίες. Οπως μαρτυρεί και το ελληνικής καταγωγής όνομά τους, τα λιποσώματα είναι δομές (σώματα) που συντίθενται από λιπίδια, συνήθως δε φωσφολιπίδια. Πρόκειται για εργαστηριακές δημιουργίες οι οποίες προκύπτουν από τις φυσικοχημικές ιδιότητες των λιπιδίων. Τα λιπίδια φέρουν υδρόφιλες κεφαλές και υδρόφοβα άκρα και υπό κατάλληλες συνθήκες μπορούν να δημιουργήσουν μεμβρανικές διπλοστιβάδες. Μπορεί κανείς να φανταστεί τα λιποσώματα σαν κενές μπαλίτσες, των οποίων το περίβλημα δημιουργείται από μια διπλή στιβάδα λιπιδίων.

Αμέσως μετά την πρώτη αναφορά της τυχαίας δημιουργίας τους το 1965, έγινε φανερό ότι οι δομές αυτές θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως συστήματα μεταφοράς με βιολογικό ενδιαφέρον. Τι ωραίο που θα ήταν αν μπορούσαμε να γεμίσουμε το κενό στις μπαλίτσες αυτές με ένα υδατοδιαλυτό φάρμακο και προστατευμένο μέσα στο υδρόφοβο κουκούλι του, να το κατευθύνουμε ακριβώς στο σημείο του οργανισμού που το χρειάζεται! Με επιμονή και υπομονή εργάστηκαν οι ερευνητές προκειμένου να υπάρξουν πράγματι φάρμακα που χορηγούνται με τη βοήθεια λιποσωμάτων. «Από το 1972 πειραματιζόμαστε με λιποσώματα ως μέσα μεταφοράς φαρμακευτικών ουσιών και στις μέρες μας αρκετά έχουν λάβει και έγκριση για κλινική χρήση από τους αρμόδιους φορείς» μας είπε ο κ. Κωσταρέλος.


Μπαλίτσες χημειοθεραπείας
Προφανώς ο καρκίνος ήταν από τις πρώτες ασθένειες που σκέφτηκαν οι ερευνητές ότι θα μπορούσαν να αντιμετωπίσουν με τη βοήθεια των λιποσωμάτων. Αυτά με τα οποία εργάστηκε η ομάδα του κ. Κωσταρέλου φέρουν στο εσωτερικό τους μια κυτταροτοξική ουσία, την doxorubicin, ένα από τα γνωστότερα και παλαιότερα αντικαρκινικά φάρμακα. Τα μόρια του φαρμάκου εσωκλείονται στα λιποσώματα σε κρυσταλλική μορφή και προκειμένου να δράσουν πρέπει να απελευθερωθούν.

Η εικόνα από τον διαγωνισμό της Nikon με το χαρακτηριστικό όνομα «Small World» είναι χαρακτηριστική της ποικιλίας μεγεθών αλλά και δυνατοτήτων των λιποσωμάτων, καθώς σήμερα στη λιπιδική διπλοστιβάδα προστίθενται πεπτιδικά μόρια. Χάρη σε τέτοια μόρια η ομάδα του κ. Κωσταρέλου πέτυχε καλύτερο έλεγχο της χρονικής και τοπικής απελευθέρωσης της δραστικής ουσίας

Ιδανικά, αυτό που θα ήθελε κανείς από κάθε αντικαρκινικό φάρμακο είναι αυτό να «χτυπά» μόνο τα κύτταρα των όγκων και να αφήνει ανέπαφα τα υγιή, προκειμένου να μειωθούν κατά το δυνατόν οι παρενέργειες. Και επειδή οι κυτταροστατικές ουσίες δεν διαχωρίζουν υγιή και καρκινικά, αλλά ασκούν τη δράση τους σε όλα τα κύτταρα που βρίσκονται υπό διαίρεση, δεν είναι καθόλου περίεργο που η doxorubicin ενσωματώθηκε στο κέντρο κάποιων λιποσωμάτων. Αρκεί όμως μόνο να την απομονώσουμε στο κουκούλι των λιποσωμάτων, το μέγεθος των οποίων είναι τέτοιο που να επιτρέπει τη μεταφορά τους μέσω του κυκλοφορικού συστήματος, ώστε να πετύχουμε αυξημένη αποτελεσματικότητα και μειωμένες παρενέργειες;

Προφανώς όχι! Η αρχική έλλειψη σταθερότητας των λιποσωμάτων στους 37 βαθμούς Κελσίου, που είναι η θερμοκρασία του ανθρωπίνου σώματος, υπήρξε ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα των ερευνητών του πεδίου της νανοτεχνολογίας. Επιπροσθέτως, αρχικά η προσέλκυση των λιποσωμάτων από τους όγκους γινόταν με παθητική διάχυση προς αυτούς και η απελευθέρωση του φαρμάκου ήταν αδύνατον να ελεγχθεί.


Πώς «κουρδίζεται» το νέο φάρμακο
Τα παραπάνω προβλήματα έρχονται να λύσουν τα λιποσώματα της ερευνητικής ομάδας του κ. Κωσταρέλου, τα οποία δεν είναι μόνο σταθερά στους 37 βαθμούς Κελσίου, αλλά διαθέτουν και άλλα πλεονεκτήματα. Στην πραγματικότητα, αυτό που έκανε η ομάδα του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ ήταν να βελτιώσει όλη την αλληλουχία γεγονότων από τη χορήγηση ως την απελευθέρωση του κλεισμένου σε λιποσώματα φαρμάκου. «Κατ' αρχάς χρησιμοποιήσαμε ένα μονοκλωνικό αντίσωμα, το οποίο προσδέσαμε στην εξωτερική επιφάνεια της λιπιδικής στιβάδας των λιποσωμάτων. Το αντίσωμα, το οποίο σχεδιάστηκε για να αναγνωρίζει αντιγόνα στην επιφάνεια των καρκινικών κυττάρων, εξασφαλίζει ότι η συγκέντρωση των λιποσωμάτων στους όγκους δεν είναι παθητική, αλλά ειδική και εστιασμένη» εξήγησε ο έλληνας ερευνητής.

Με άλλα λόγια, τα λιποσώματα φτάνουν στον στόχο τους με μεγάλη ακρίβεια. Επιπροσθέτως, η εστιασμένη και ισχυρή πρόσδεση των λιποσωμάτων στα καρκινικά κύτταρα-στόχους αυξάνει και τα ποσοστά των λιποσωμάτων που εγκολπώνονται από αυτά, που μπαίνουν δηλαδή μέσα στα κύτταρα και δεν στέκονται απλώς στην επιφάνειά τους. Οντας στο εσωτερικό των καρκινικών κυττάρων, τα λιποσώματα οφείλουν να απελευθερώσουν το περιεχόμενό τους. Ούτε αυτό γίνεται παθητικά, αλλά με τη βοήθεια ενός πεπτιδίου, μιας μικρής πρωτεϊνικής αλληλουχίας, η οποία σύμφωνα με τον κ. Κωσταρέλλο «λειτουργεί σαν φερμουάρ. Στην πραγματικότητα ανοίγει δημιουργώντας έναν πόρο, μια σχισμή η οποία επιτρέπει την είσοδο νερού στο ανοιχτό πλέον λιπόσωμα. Η επαφή με το νερό ενυδατώνει και ρευστοποιεί τον κρύσταλλο της δραστικής ουσίας η οποία καθίσταται έτσι ενεργή».

Αλλά πώς εξασφαλίζεται ότι το πεπτιδικό αυτό φερμουάρ δεν θα ανοίξει εκτός τόπου και χρόνου; Εδώ ακριβώς έγκειται και η υπεροχή των λιποσωμάτων του κ. Κωσταρέλου και των συνεργατών του: «Το πεπτίδιο είναι θερμοευαίσθητο, για να ανοίξει απαιτείται αύξηση της θερμοκρασίας από τους 37 στους 42 βαθμούς Κελσίου».


Περιμένοντας τα αποτελέσματα των κλινικών δοκιμών
Οι ιδιότητες των λιποσωμάτων της ομάδας Κωσταρέλου παρέχουν αυξημένο έλεγχο στην τοπική και χρονική χορήγηση του φαρμάκου και αποτέλεσαν τον λόγο της ένθερμης υποδοχής τους από τον διεθνή Τύπο. Ωστόσο, ο έλληνας ερευνητής αισθάνεται την ανάγκη να διευκρινίσει ορισμένα πράγματα: «Η ιδέα της χειροβομβίδας που έχει επικρατήσει δεν ανταποκρίνεται πλήρως στην εικόνα, καθώς ποτέ δεν γίνεται έκρηξη» μας είπε και συμπλήρωσε: «Επίσης, ο πειραματισμός μας διεξήχθη σε ζώα που έφεραν ανθρώπινους όγκους και αν δεν πραγματοποιηθούν ευρείες κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους, δεν είναι φρόνιμο να πανηγυρίζουμε. Θεωρούμε ότι όντως διαθέτουμε ένα προηγμένο σύστημα μεταφοράς με ιδιότητες που επέτρεψαν τη βελτίωση όλων των σταδίων της χορήγησης του φαρμάκου και αύξησαν τη βιοδιαθεσιμότητά του, αλλά μόνο η κλινική εμπειρία θα δείξει τις πραγματικές διαστάσεις του».

 

tovima