Cercetătorii studiază potențialul nanoparticulelor de aur (punctele galbene) de a livra medicamente în organism
Credit: Veronika Sapozhnikova, Konstantin Sokolov, Rebecca Richards-Kortum / M.D. Anderson Cancer Center și Rice University
Când au apărut primele celule pe Pământ, acum aproximativ 3,8 miliarde de ani, virusurile erau deja aici pentru a le întâmpina. De atunci, virusurile au tot inventat modalități de a infecta celulele, iar celulele au răspuns dezvoltând metode de a opri aceste infecții. Acest dans evolutiv a dus, în cele din urmă, la dezvoltarea sistemului tău imunitar.
Un aspect esențial al sistemului imunitar este de a distinge între „propriu” și „străin”, pentru a putea distruge și elimina materialele externe din corp. Deși această reacție imună te protejează de virusuri, ea are și implicații asupra eficienței unor materiale străine precum medicamentele.
Sunt cercetător și studiez modalități de a face ca medicamentele să funcționeze mai bine, inclusiv cum să ajungă la locul bolii din corp înainte de a fi eliminate sau distruse. Una dintre metode este încapsularea medicamentelor în nanoparticule – materiale suficient de mici pentru a fi absorbite de celule. Deși aceste materiale declanșează totuși un răspuns imun care încearcă să le elimine din organism, oameni de știință ca mine au descoperit că această reacție ar putea fi folosită de fapt pentru a îmbunătăți eficiența tratamentului cancerului.
Sistemul imunitar și livrarea medicamentelor
Pe lângă detectarea agenților patogeni, sistemul imunitar răspunde și la deteriorarea țesuturilor. Poți observa această reacție sub formă de inflamație – cum ar fi roșeața și umflarea – atunci când medicamentele sunt injectate cu o seringă.
De obicei, acest răspuns inflamator este minim. Dar posibilitatea unei reacții de durată crește atunci când medicamentele sunt administrate lent, pe o perioadă îndelungată, cum se întâmplă în timpul perfuziilor de chimioterapie, care pot dura o oră sau mai mult. Din acest motiv, unii pacienți primesc antiinflamatoare înainte de perfuzie, pentru a reduce riscul unei reacții adverse în timpul tratamentului.
Cele mai recente progrese în livrarea medicamentelor în organism implică utilizarea nanoparticulelor. Aceste materiale – care pot fi fabricate din lipide, proteine, aur sau alte componente – au avantajul dimensiunii foarte mici: diametrul unei nanoparticule tipice este de aproximativ o zecime de miime de milimetru. Dimensiunea lor redusă permite celulelor bolnave să le absoarbă ușor. Astfel, când nanoparticulele conțin medicamente, ele pot funcționa ca un sistem de livrare.
Deși sunt atât de mici, nanoparticulele pot transporta un număr mare de molecule medicamentoase, livrând o încărcătură puternică direct într-o celulă. Ele pot transporta și medicamente formate din ADN sau ARN. Cel mai cunoscut exemplu al acestei tehnologii este vaccinul anti-COVID-19, care folosește nanoparticule formate din lipide modificate pentru a livra ARNm ce învață sistemul imunitar să se protejeze împotriva infecției.
Sistemul tău imunitar înnăscut identifică însă și nanoparticulele ca invadatori străini atunci când sunt injectate în corp. În consecință, unii pacienți experimentează o reacție inflamatorie inițială atunci când organismul încearcă să atace nanoparticulele.
Dar ce-ar fi dacă această reacție ar putea fi folosită pentru a îmbunătăți tratamentul?
Exploatarea răspunsului imun înnăscut
De peste 30 de ani, laboratorul meu de la Universitatea din Colorado studiază modul în care nanoparticulele livrează medicamente. Mai recent, ne-am concentrat pe înțelegerea modului în care sistemul imunitar înnăscut răspunde la o injecție de nanoparticule. Deși această reacție imună este considerată de obicei un dezavantaj, noi am vrut să explorăm dacă ea ar putea, de fapt, să intensifice terapia.
Într-un studiu din 2022 asupra efectului nanoparticulelor asupra răspunsului imun la șoareci, am descoperit că reacția imună înnăscută declanșată de o primă doză de nanoparticule purtătoare de medicament reduce și efectele unei a doua doze, dacă aceasta este injectată la scurt timp – de obicei în câteva zile. Aceasta se întâmplă deoarece medicamentul este eliminat mai repede din organism. Reacția seamănă cu modul în care o infecție virală inițială declanșează o protecție pe termen scurt împotriva unei infecții ulterioare cu alt virus.
Un aspect critic al acestui efect protector implică producerea unei proteine numite „interferon lambda”. Această moleculă „interferează” cu procesul de infecție, împiedicând virusurile să pătrundă în diferite țesuturi ale corpului. Cercetătorii au testat anterior această proteină ca posibil medicament antiviral pentru tratarea COVID-19.
În mod similar, interferonul lambda produs ca răspuns la prima doză de nanoparticule limitează capacitatea celei de-a doua doze de a livra medicamentul către țesuturile sănătoase. Totuși, nu afectează accesul nanoparticulelor la tumori, posibil pentru că tumorile pot slăbi răspunsul imun.
În tratamentul convențional al cancerului, medicamentele de chimioterapie sunt folosite pentru a distruge tumora. Deoarece aceste medicamente sunt toxice și pentru celulele sănătoase, pacienții se confruntă frecvent cu efecte secundare precum căderea părului, probleme gastrointestinale și erupții cutanate. Utilizarea nanoparticulelor pentru livrarea tratamentului oncologic ar putea ajuta la reducerea acestor efecte secundare, iar combinarea lor cu interferonul lambda ar putea permite ca medicamentul încapsulat în nanoparticule să rămână mai mult timp în organism pentru a-și produce efectele.
Echipa noastră studiază dacă injectarea directă a interferonului lambda înaintea chimioterapiei cu nanoparticule ar putea limita cantitatea de medicament care ajunge în țesuturile sănătoase și, în același timp, ar putea crește concentrația sa în tumori.
Într-un prim test al acestei strategii pe șoareci cu cancer de colon, toți cei care au primit interferon lambda au avut o creștere a duratei de supraviețuire și o reducere a pierderii în greutate. O mai bună înțelegere a mecanismului ar putea ajuta cercetătorii să testeze această abordare în tratamentul pacienților umani.
Oamenii de știință mai au un drum lung de parcurs pentru a dezvolta nanoparticule la fel de eficiente ca virusurile în pătrunderea în celule. Dar speranța noastră este că exploatarea unui răspuns imun evoluat cu aproximativ un miliard de ani în urmă pentru a preveni infecțiile virale ar putea contribui la reducerea efectelor secundare toxice ale tratamentului, crescând totodată eficiența acestuia.
Traducere după Your immune system attacks drugs like it does viruses de Tom Anchordoquy, profesor de științe farmaceutice, University of Colorado Anschutz Medical Campus.
