ابداع روش جدیدی برای نابودی سرطان

بر اساس گزارش انجمن سرطان آمریکا، تنها در سال گذشته بیش از ۶۰۰ هزار نفر در این کشور بر اثر سرطان جان خود را از دست داده‌اند. پیگیری بی‌وقفه برای درک این بیماری پیچیده، پیشرفت پزشکی را در توسعه روش‌های درمانی که کمتر تهاجمی هستند و در عین حال بسیار مؤثر هستند، شکل داده است.

به نقل از ام‌ای، ایمونوتراپی یا ایمنی‌درمانی به عنوان یک راه حل در حال توسعه است. ایمنی‌درمانی شامل استفاده از قدرت سیستم ایمنی بدن برای مبارزه با سلول‌های سرطانی است.

پژوهشگران کالج مهندسی ویرجینیا راهی برای اصلاح یک روش درمانی به یک راهکار پیشگامانه یافته‌اند.

رانگ تانگ، دانشیار مهندسی شیمی همراه با ونجون ربکا کای دانشیار علم و مهندسی مواد در این کالج برای کشف یک روش ایمنی‌درمانی سرطان که مدت‌ها مورد توجه پژوهشگران بوده است، همکاری کرده است.

تانگ و کای در مقاله تازه منتشر شده خود در مجله Science Advances رویکرد خود را که شامل فعال کردن سلول‌های ایمنی بدن و برنامه‌ریزی مجدد آنها برای حمله به سلول‌های سرطانی و از بین بردن آنها می‌شود، توضیح داده‌اند.

این روش درمانی اغلب با پروتئین سیتوکین اجرا می‌شود. سیتوکین‌ها مولکول‌های پروتئینی کوچکی هستند که به عنوان پیام‌رسان‌های زیست‌شیمیایی بین سلولی عمل می‌کنند و توسط سلول‌های ایمنی بدن آزاد می‌شوند تا پاسخ خود را هماهنگ کنند.

تانگ می‌گوید: سیتوکین‌ها در تحریک سلول‌های ایمنی برای از بین بردن سلول‌های سرطانی قوی و بسیار مؤثر هستند. مشکل این است که آنها آن‌قدر قوی هستند که اگر آزادانه در سراسر بدن پرسه بزنند، سلول‌های ایمنی را که با آن مواجه می‌شوند، فعال می‌کنند که این امر می‌تواند باعث واکنش بیش‌فعال ایمنی و عوارض جانبی بالقوه کشنده شود.

تانگ و کای با همکاری دانشجویان فارغ التحصیل مهندسی شیمی و علوم مواد و مهندسی، رویکردی نوآورانه برای استفاده از پروتئین‌های سیتوکین به عنوان یک درمان بالقوه ایمنی‌درمانی ایجاد کرده‌اند.

روش آنها برخلاف روش‌های قبلی تضمین می‌کند که سیتوکین‌های تحریک‌کننده سلول‌های ایمنی به ‌طور مؤثر برای هفته‌ها داخل تومورها قرار گیرند و در عین حال ساختار سیتوکین و سطوح واکنش‌پذیری را حفظ کنند.

ترکیب نیروها برای از بین بردن سلول‌های سرطانی

درمان‌های کنونی سرطان مانند شیمی‌درمانی نمی‌توانند بین سلول‌های سالم و سلول‌های سرطانی تمایز قائل شوند. هنگامی که فرد مبتلا به سرطان با روش شیمی‌درمانی درمان می‌شود، این درمان به تمام سلول‌های بدن او حمله می‌کند که می‌تواند منجر به عوارض جانبی شدیدی مانند ریزش مو و خستگی دائمی شود.

تحریک سیستم ایمنی بدن برای حمله به تومورها یک جایگزین امیدوارکننده برای درمان سرطان است. تحویل سیتوکین‌ها می‌تواند سلول‌های ایمنی را در تومور شروع کند، اما تحریک بیش از حد سلول‌های سالم می‌تواند عوارض جانبی شدیدی ایجاد کند.

تانگ می‌گوید: دانشمندان مدتی پیش تشخیص دادند که می‌توان از سیتوکین‌ها برای فعال‌سازی و مبارزه با تومورها استفاده کرد، اما نمی‌دانستند چگونه آنها را داخل تومور موضعی کنند و در عین حال از سمیت در بقیه نقاط بدن جلوگیری کنند. مهندسان شیمی می‌توانند از یک رویکرد مهندسی به این موضوع نگاه کنند و از دانش خود برای کمک به اصلاح و افزایش اثربخشی سیتوکین‌ها استفاده کنند تا بتوانند به طور مؤثر داخل بدن کار کنند.

هدف این تیم تحقیقاتی یافتن یک تعادل بین کشتن سلول‌های سرطانی در بدن و حفظ سلول‌های سالم است.

تانگ و شاگردانش برای دستیابی به این هدف از تخصص خود برای ایجاد ذرات تخصصی با اندازه‌های متمایز استفاده کردند که به تعیین محل مصرف دارو کمک می‌کند. این ریزذرات طوری طراحی شده‌اند که پس از تزریق به بدن در محیط تومور باقی بمانند.

کای و شاگردانش روی اندازه‌گیری خواص سطحی این ذرات کار کردند.

کای می‌گوید: در زمینه علم و مهندسی مواد، شیمیِ سطح و رفتار مکانیکی مواد مانند ذرات تخصصی ایجاد شده برای این پروژه را مطالعه می‌کنیم. مهندسی سطح و خصوصیات، همراه با اندازه ذرات، نقش مهمی در تحویل کنترل‌شده دارو، تضمین حضور طولانی‌مدت دارو و اثربخشی درمانی پایدار آن دارد.

تانگ و دانشجویان مهندسی شیمی او برای اطمینان از تحویل موفق دارو استراتژی جدیدی طراحی کردند که سیتوکین‌ها را به این ریزذرات جدید متصل می‌کند و آسیب سیتوکین‌ها را به سلول‌های سالم محدود می‌کند. همچنین به سیتوکین‌های ذره‌ای جدید اجازه می‌دهد تا سیستم ایمنی را فعال کنند و سلول‌های ایمنی را برای حمله به سلول‌های سرطانی استخدام کنند.

تانگ می‌گوید: استراتژی ما نه تنها آسیب ناشی از سیتوکین به سلول‌های سالم را به حداقل می‌رساند، بلکه حفظ سیتوکین را در تومور طولانی‌تر می‌کند. این راهکار به تسهیل جذب سلول‌های ایمنی برای حمله هدفمند تومور کمک می‌کند.

مرحله بعدی این فرآیند شامل ترکیب این روش درمانی جدید و موضعی سیتوکین با آنتی‌بادی‌های مسدودکننده مورد تایید سازمان غذا و داروی آمریکا(FDA) است که به ‌صورت تجاری در دسترس است و سلول‌های ایمنی تومور را که خاموش شده‌اند، دوباره فعال می‌کنند تا بتوانند با سلول‌های سرطانی مقابله کنند.

تانگ توضیح داد: زمانی که تومور در بدن وجود دارد، سلول‌های ایمنی بدن توسط سلول‌های سرطانی غیرفعال می‌شوند. آنتی بادی مسدودکننده تایید شده توسط FDA به «برداشتن ترمزهایی» که تومورها روی سلول‌های ایمنی اعمال می‌کنند، کمک می‌کند، در حالی که مولکول‌های سیتوکین «پا روی گاز» می‌گذارند تا سیستم ایمنی را به‌کار انداخته و ارتش سلول‌های ایمنی را برای مبارزه با سلول‌های سرطانی دریافت کنند. این دو رویکرد با هم کار می‌کنند تا سلول‌های ایمنی را فعال کنند.

در مطالعه آنها ثابت شد که ترکیب آنتی بادی‌ها با سیتوکین ذره‌ای، بسیاری از تومورها را با موفقیت از بین می‌برد.

تاثیر مهندسی بر درمان سرطان

اعضای تیم امیدوارند تأثیر آنها بر درمان با روش ایمنی‌درمانی بخشی از حرکت بیشتر به سمت رویکردهای درمان سرطان باشد که برای سلول‌های سالم بی‌ضرر هستند.

به گفته این تیم، رویکرد جدید اتصال سیتوکین‌ها به ذرات همچنین می‌تواند در آینده برای ارائه انواع دیگر داروهای تحریک کننده ایمنی مورد استفاده قرار گیرد.

تانگ می‌گوید: پژوهشگران همچنان به دنبال درمان‌های ایمن‌تر و مؤثرتر برای سرطان هستند. این انگیزه چیزی است که ما را به توسعه فناوری‌های جدید در این زمینه سوق می‌دهد. کل دسته داروهایی که برای راه‌اندازی سیستم ایمنی برای مبارزه با سلول‌های سرطانی استفاده می‌شوند تا حد زیادی هنوز موفق نشده‌اند و هدف ما ایجاد راه حل‌های جدیدی است که به پژوهشگران اجازه می‌دهد این داروها را با داروهای درمانی مورد تایید FDA آزمایش کنند و از ایمنی و کارایی بیشتر آنها اطمینان حاصل کنند.

کای می‌گوید ماهیت تحقیقات درمان سرطان به تخصص در رشته‌های مهندسی نیاز دارد.

وی افزود: من این پروژه را به عنوان یک پیوند بین مهندسی شیمی و علم مواد می‌بینم. اولی بر بخش سنتز و تحویل دارو تمرکز دارد، دومی روی استفاده از خصوصیات مواد پیشرفته تمرکز دارد. این همکاری نه تنها تحقیقات ایمنی‌درمانی را تسریع می‌کند، بلکه توانایی تغییر درمان سرطان را نیز دارد.