السرطان: "توصيل الأدوية بذكاء" في طريقه
يمهد بحث جديد الطريق لإيصال الأدوية المضادة للسرطان إلى الأورام بمستوى من الدقة لم يسبق له مثيل من قبل.
يستخدم نظام "توصيل الدواء الذكي" الجديد كبسولة نانوية تقوم فقط بتفريغ حمولتها الدوائية عندما تواجه إشارتين من إشارات الورم بالتسلسل الصحيح.
ورقة بحثية بعنوان "إثبات المبدأ" - نُشرت الآن في المجلة العلوم الكيميائية - يصف كيفية أداء النظام بنجاح استجابة لسلسلة من حالتين تحدثان داخل الأورام.
كان الشرط الأول هو ارتفاع الحموضة عن عتبة معينة ، والثاني هو وجود مادة تسمى الجلوتاثيون ، والتي تكون مستوياتها أعلى في أنواع معينة من الورم.
إن تلبية هذين الشرطين - بهذا الترتيب الدقيق - يخبر الكبسولة النانوية أنها تدخل "بيئة مكروية للورم متعدد المراحل" ، مما يؤدي إلى إطلاق حملها الدوائي. إذا كان يفي بشرط واحد فقط ، أو يلبيهما بترتيب عكسي ، فإنه لا يطلق الدواء.
قام مؤلف الدراسة الأول وي هونغ تشو ، أستاذ الكيمياء في جامعة شرق الصين للعلوم والتكنولوجيا في شنغهاي ، وفريقه باختبار النظام أولاً في خلايا معملية ، ثم في الفئران الحية.
"جيل جديد من المخدرات"
تُطلق الكبسولة النانوية علامات فلورية فريدة - واحدة عندما تفي بالشرط الأول ، والأخرى ، مختلفة عندما تتطابق مع الثانية - مما يعني أنه يمكن متابعة تقدم توصيل الدواء بدقة عند حدوثه.
هذا يفتح إمكانية استخدام النظام كـ "مستشعر فلورسنت ذكي" لتشخيص أكثر دقة.
يقول البروفيسور تشو إنه يعتقد وزملاؤه أن البحث سيؤدي إلى "جيل جديد من الأدوية" يمكن برمجته للاستجابة لمحفزات معينة بطريقة منطقية.
أحد الأسباب التي تجعل نظامهم الجديد يأخذ توصيل الدواء إلى مستوى آخر هو أنه يستخدم "منطق AND القائم على التسلسل" وليس منطق أو لتحريك إطلاق الدواء.
يطلق نظام التوصيل الذي يستخدم منطق OR الدواء عندما يفي بأي من الشروط التي تمت برمجته للاستجابة لها.
من ناحية أخرى ، مع منطق AND القائم على التسلسل ، يقوم النظام بإصدار الدواء فقط عندما يتم استيفاء كلا الشرطين في التسلسل الصحيح.
يقترح العلماء أن هذا النهج يحمي الدواء بشكل أفضل من "البيئات المدمرة والتفاعلات غير المرغوب فيها" ويضمن إطلاقًا أكثر دقة للإفراز "عند الحاجة".
كيف تعمل
على الرغم من سهولة وصف نظام توصيل الدواء بأنه "كبسولة نانوية تحتوي على حمولة دواء" ، إلا أن هذه ليست الطريقة التي يعمل بها بدقة.
يتكون النظام في الواقع من جزيئات طويلة مكونة من ثلاثة أجزاء. الأول يعطي إشارة فلورية ، والثاني هو "دواء أولي" ، والثالث عبارة عن "ذيل بوليمر" طويل. يستقلب الدواء الأولي في الدواء المضاد للسرطان عند إطلاقه.
يستجيب "بحساسية فائقة" للتغيرات في درجة الحموضة أو الحموضة. وعندما ينتقل من مجرى الدم (حيث تكون الحموضة أقل) إلى بيئة الورم (حيث تكون الحموضة أعلى) ، فإنه يستشعر انخفاض درجة الحموضة.
في حين أن الرقم الهيدروجيني أعلى من العتبة المبرمجة ، فإن الجزيئات الطويلة تشكل شكلاً يسمى "micelle". هذا يشبه الكرة ، مع كل ذيول البوليمر من الخارج ووحدات الفلورسنت في المركز. في هذا التكوين ، يتم قمع إشارة الفلورسنت.
ولكن عندما تدخل الميسيل بيئة ينخفض فيها الرقم الهيدروجيني إلى ما دون عتبة معينة ، يتراجع التكوين وتترك الجزيئات الطويلة.
أول شيء يحدث هو أن إشارة الفلورسنت لن يتم قمعها ويمكن اكتشافها. يشير إلى أنه تم استيفاء الشرط الأول لمنطق AND (انخفاض الرقم الهيدروجيني).
إن تحرير الجزيئات الطويلة يسمح للشرط الثاني ، عند تلبيته ، أن يكون له تأثير. في هذه الحالة ، يقطع التعرض للجلوتاثيون الرابط بين الجزيء الطويل والعقار الأولي. بمجرد إطلاقه ، يصبح الدواء الأولي حرًا ليتم استقلابه في العقار النشط المضاد للسرطان.
اثنين من اشارات الفلورسنت
يعني فقدان الدواء الأولي أن الجزيء الطويل يصبح أقصر ، مما يتسبب في حدوث تحول في "اللون" أو الطول الموجي لإشارة الفلورسنت - التي لا تزال تنبعث - "من الأخضر إلى الأحمر الأرجواني". يشير هذا إلى أن الشرط الثاني لمنطق AND قد تم استيفائه بالتسلسل الصحيح.
لاحظ المؤلفون أن هذا الفلورة ذات الطول الموجي المزدوج تجعل النظام "مناسبًا لإجراء تصوير بيولوجي ثلاثي الأبعاد في الوقت الفعلي" ، والذي يمكن أن يكون "أداة قوية لتشخيص دقيق للمرض ، خاصة للآفات المشبوهة".
عندما اختبر الفريق النظام في الخلايا والفئران الحية ، اكتشف أنه أظهر "قدرة ممتازة على استهداف الورم متعدد المراحل." في الفئران ، أظهر أيضًا "تحسنًا ملحوظًا في النشاط المضاد للأورام [...] يقضي تقريبًا على الورم."
"المسبار النانوي المعتمد على المنطق يوفر نموذجًا أوليًا لتطوير مجسات الاستشعار الحيوي الذكية في الجسم الحي لأنظمة توصيل الأدوية القابلة للبرمجة بدقة."
البروفيسور وي هونغ تشو
