Vēzis: "Inteliģenta zāļu piegāde" ir ceļā
Jauni pētījumi paver ceļu pretvēža zāļu ievadīšanai audzējos ar vēl nekad neredzētu precizitātes līmeni.
Jaunajā “inteliģento zāļu piegādes” sistēmā tiek izmantota nanokapsula, kas izlādēs zāļu daudzumu tikai tad, kad tā pareizā secībā sastaps divus audzēja signālus.
“Principa pierādījums” - tagad publicēts žurnālā Ķīmiskā zinātne - apraksta, kā sistēma veiksmīgi darbojās, reaģējot uz divu apstākļu secību, kas notiek audzēju iekšienē.
Pirmais nosacījums bija skābuma līmeņa paaugstināšanās, pārsniedzot noteiktu slieksni, un otrais bija vielas, ko sauc par glutationu, klātbūtne, kuras līmenis dažos audzēju veidos ir augstāks.
Izpildot šos divus nosacījumus - precīzi tādā secībā -, nanokapsula informē, ka tā nonāk “daudzpakāpju audzēja mikrovidē”, liekot tai atbrīvot narkotiku daudzumu. Ja tas atbilst tikai vienam nosacījumam vai izpilda tos apgrieztā secībā, tas neatbrīvo zāles.
Vecākais pētījuma autors Vei-Hong Džu, Ķīnas ķīmijas profesors Šanhajas Austrumķīnas Zinātnes un tehnoloģijas universitātē, un viņa komanda vispirms pārbaudīja sistēmu laboratorijas šūnās un pēc tam dzīvās pelēs.
‘Jaunās paaudzes narkotikas’
Nanokapsula izdala unikālus fluorescējošus marķierus - vienu, ja tas atbilst pirmajam nosacījumam, un otru, atšķirīgu, kad tas atbilst otrajam - tas nozīmē, ka zāļu piegādes progresam var precīzi sekot, kā tas notiek.
Tas paver iespēju sistēmu izmantot kā “viedo fluorescējošo sensoru” precīzākas diagnostikas nodrošināšanai.
Prof. Džu saka, ka viņš un viņa kolēģi uzskata, ka pētījums novedīs pie “jaunas paaudzes narkotikām”, kuras var ieprogrammēt loģiskā veidā reaģēt uz konkrētiem stimuliem.
Viens no iemesliem, kāpēc viņu jaunā sistēma narkotiku piegādi pārceļ uz citu līmeni, ir tā, ka zāļu izlaišanai tiek izmantota “uz secību balstīta UN loģika”, nevis VAI loģika.
Piegādes sistēma, kas izmanto OR loģiku, atbrīvo narkotiku, ja tā atbilst kādam no nosacījumiem, uz kuriem tā ir ieprogrammēta.
No otras puses, izmantojot secību balstītu UN loģiku, sistēma atbrīvo zāles tikai tad, ja abi nosacījumi ir izpildīti pareizajā secībā.
Zinātnieki iesaka, ka šī pieeja labāk aizsargā zāles no “postošās vides un nevēlamas mijiedarbības” un nodrošina precīzāku izdalīšanās iedarbināšanu “kad nepieciešams”.
Kā tas strādā
Lai gan tas ir ērti aprakstīt zāļu ievadīšanas sistēmu kā “nanokapsulu, kas aptver zāļu slodzi”, tas ne vienmēr darbojas tā.
Sistēma faktiski sastāv no garām molekulām, kas sastāv no trim daļām. Pirmais izstaro fluorescējošu signālu, otrais ir “prodrug” un trešais ir gara “polimēra aste”. Produkta izdalīšanās laikā metabolizējas pretvēža zālēs.
Tas reaģē “īpaši jutīgi” uz pH vai skābuma izmaiņām. Un, kad tas pārvietojas no asinsrites (kur skābums ir mazāks) uz audzēja vidi (kur skābums ir lielāks), tas jūt pH kritumu.
Kamēr pH ir augstāks par ieprogrammēto slieksni, garās molekulas veido formu, ko sauc par “micellu”. Tas atgādina sfēru ar visām polimēra astēm ārpusē un fluorescējošajām vienībām centrā. Šajā veidojumā fluorescējošais signāls tiek nomākts.
Bet, kad micella nonāk vidē, kurā pH nokrītas zem noteikta sliekšņa, veidojums tiek atcelts un garās molekulas tiek atlaistas.
Pirmais, kas notiek, ir tas, ka fluorescējošais signāls vairs netiks nomākts un to varēs noteikt. Tas norāda, ka ir izpildīts pirmais AND loģikas nosacījums (pH kritums).
Garo molekulu atbrīvošana ļauj iedarboties otrajam nosacījumam, ja tas ir izpildīts. Šajā gadījumā glutationa iedarbība saista saikni starp garo molekulu un priekšzāles. Pēc iedarbināšanas priekšzāles var brīvi metabolizēties aktīvajā pretvēža zālē.
Divi fluorescējoši signāli
Priekšzāles zaudēšana nozīmē, ka garā molekula kļūst īsāka, izraisot fluorescējošā signāla “krāsas” vai viļņa garuma nobīdi - kas joprojām tiek izstarots - “no zaļas līdz violeti sarkanai”. Tas norāda, ka AND loģikas otrais nosacījums ir izpildīts pareizajā secībā.
Autori atzīmē, ka šī divu viļņu garuma fluorescence padara sistēmu “piemērotu trīsdimensiju bioizveidošanas reāllaikā veikšanai”, kas var būt “spēcīgs instruments precīzai slimības diagnostikai, īpaši aizdomīgiem bojājumiem”.
Kad komanda pārbaudīja sistēmu šūnās un dzīvās pelēs, tā atklāja, ka tai piemīt “lieliska daudzpakāpju audzēja mērķēšanas spēja”. Pelēm tas arī parādīja “ievērojamu pretaudzēju aktivitātes uzlabošanos […] gandrīz iznīcināja audzēju”.
"Šī loģiskā izjūta nanoprobe nodrošina prototipu inteliģento biosensēšanas zondu izstrādei precīzām programmējamām zāļu piegādes sistēmām."
Prof. Wei-Hong Zhu
