Kdy nanočástice „fungují“ jako nosiče
Předpona nano‑ proniká do našeho slovníku jako synonymum nejnovějších trendů. Částice o rozměrech do 100 nanometrů však nejsou ničím novým, dokonce i jejich cílené využívání má tisíciletou historii. Některé staroegyptské pigmenty splňují současnou definici nanomateriálů do puntíku. Přesto přinášejí nanomateriály a nanočástice revoluční změny. Farmacie a medicína nejsou výjimkou.
Cornell‑dots
Počátkem roku 2011 povolil americký Úřad pro potraviny a léčiva vědcům z Memorial Sloan‑Kettering Cancer Center, Cornell University a soukromé společnosti Hybrid Silica Technologies využívání tzv. cornellských teček (C‑dots). Jde o křemíkové nanokuličky o průměru 6 nanometrů, které slouží jako nosiče různých molekul. Jeden typ „C‑dots“ nese fluorescenční barvivo. Po excitaci světlem určené vlnové délky září tyto C‑tečky třikrát jasněji než samotné volné barvivo. C‑tečky lze konstruovat tak, aby se vázaly na povrchové molekuly nádorových buněk. Lze je proto využít například pro sledování a diagnostiku nádorů nacházejících se nehluboko pod kůží.
Pokud jsou na nanotečky navázány i radionuklidy, vznikne nová generace multimodálních sond, které lze v povrchových partiích detekovat opticky a v hlubších částech těla je lze zobrazit pomocí PET. Lékaři budou tyto nanočástice využívat například pro sledování rozšíření nádorů nebo pro vymezení hranic nádoru před chirurgickým zákrokem.
V první fázi povolených experimentů bude pomocí PET sledována distribuce nanočástic po jejich podání do organismu, jejich zastoupení v jednotlivých tkáních a orgánech, vstřebávání i vylučování. Cílem experimentálního využívání C‑teček je ověřit bezpečnost celé procedury. Pokud budou výsledky této ověřovací studie uspokojivé, počítá s využitím C‑teček i pro cílené podávání léčiv.
Detekce PSA
Koncentrace PSA se hojně využívá jako marker karcinomu prostaty. Pokud probíhá reakce PSA se specifickou protilátkou navázanou na zlatých nanočásticích, stoupá citlivost in vitro testu na PSA 300krát. To dovoluje nejen efektivnější diagnostiku, ale následně i léčbu.
Po odstranění karcinomu prostaty nemusejí být v krvi detekovány zvýšené koncentrace PSA, a přesto může u některých pacientů dojít k relapsu. Tým vedený Shadem Thaxtonem z Northwestern University Feinberg School vyšetřil pomocí systému označovaného jako VeriSens zpětně vzorky krevního séra u 400 pacientů, kteří se podrobili kvůli karcinomu prostaty prostatektomii a následně u nich byly detekovány koncentrace PSA v krevním séru nižší než 0,1 ng/ml. Tito pacienti byli sledováni po prostatektomii dalších deset let, a tak Thaxton a jeho tým mohli porovnat koncentrace PSA s rizikem relapsu. Ukázalo se, že pacienti, u nichž k relapsu došlo, měli vyšší hodnoty PSA (kolem 10 pg/ml) ve srovnání s pacienty, kteří zůstali zdraví (koncentrace PSA v séru asi 6 pg/ml). Nejnižší koncentrace PSA byly zjištěny u pacientů, kteří se po prostatektomii podrobili ještě radioterapii. To dokazuje, že radioterapie zničila další nádorové buňky, jež nebyly prostatektomií odstraněny. Pomocí testu VeriSens PSA se podařilo určit limity koncentrací PSA v krevním séru, jež jsou indikací relapsu. Tyto koncentrace jsou pod hranicí citlivosti tradičních testů.
Nanonosiče léčiv
Využití nanočástic jako nanonosičů léčiv naznačují výsledky základního výzkumu. Nedávno publikoval tým vedený Deanem Ho z Northwestern University v americkém Evanstonu výsledky experimentů, v nichž byly jako nosiče různých chemoterapeutik využity uhlíkaté nanočástice o rozměrech od 2 do 8 nanometrů.
Pro částice se ujalo označení „nanodiamanty“, protože mají vzhled mnohostěnu. Jejich zvláštností jsou různé náboje na různých stěnách jedné a téže částice. Díky tomu lze na povrch částice na jednu stěnu navázat biologicky aktivní molekulu a jiná stěna nese i nadále náboj nutný pro transport nanodiamantu s navázanou molekulou do nitra buňky. Takto navázané chemoterapeutikum má snížené vylučování z nádorových buněk, protože buňka neumí vyloučit nanočástici.
Ve srovnání s použitím samotného chemoterapeutika se tak mnohonásobně prodlužuje doba, po kterou lék působí uvnitř nádorové buňky. Ho a jeho tým doufají, že se tak výrazně zvýší účinnost léčby. Při testech na laboratorních myších byly pro léčbu experimentálně navozených tumorů použity nanodiamanty s navázaným doxirubicinem. Nanodiamantová forma léku zajistila v nádorových buňkách desetkrát vyšší koncentrace doxirubicinu.
Ještě komplikovanější stavbu mají nanočástice, jež slouží jako specifický nosič cisplatiny cílený proti HER‑2 pozitivním karcinomům prsu. Tento typ nádoru se vyskytuje zhruba u 30 % pacientek s karcinomem prsu. Základem nosiče je nanočástice zlata napojená na nanočástici oxidu železnato‑železitého (Fe3O4). Na nanočástici zlata je navázána cisplatina. Na nanočástici oxidu železnato‑železitého je navázána syntetická protilátka proti antigenu HER‑2, kterým je receptor 2 pro lidský epidermální růstový faktor.
Expresí tohoto receptoru získávají buňky karcinomu prsu na agresivitě. Nanočástice zůstává stabilní, dokud se protilátka nenaváže na receptor HER‑2. Cisplatina je ke zlatu vázána pH‑senzitivní kovalentní vazbou, a to zajišťuje, že se uvolní výhradně do maligní buňky.
Prof. Ing. Jaroslav Petr, DrSc
Zdroj: MEDICAL TRIBUNE