חוקרים מאוניברסיטת מיאמי פיתחו ננו-חלקיק פורץ דרך שחודר את מחסום הדם-מוח כדי למקד הן לגידולי שד ראשוניים והן לגרורות במוח. טיפול חדשני זה, הכולל אסטרטגיית תרופות כפולה המכוונת לתהליכים מיטוכונדריאליים, הראה הבטחה בהתכווצות גידולים והארכת הישרדות במחקרי מעבדה. הצוות ממשיך לחדד את גישתו במטרה לקדם את הטיפול בסרטן.
המדענים אופטימיים שהשיטה שלהם, שהראתה הבטחה ראשונית במודלים פרה-קליניים, תוכל בסופו של דבר לשמש לטיפול הן בגרורות במוח והן בגידולי סרטן שד ראשוניים בטיפול יחיד.
חוקרים ממרכז הסרטן המקיף של סילבסטר בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת מיאמי מילר יצרו ננו-חלקיק המסוגל לחצות את מחסום הדם-מוח. מטרתם היא לחסל גידולים ראשוניים של סרטן השד וגרורות במוח בטיפול יחיד. מחקרי מעבדה מצביעים על כך ששיטה זו יעילה בהקטנת גודלם של גידולי שד וגידולי מוח כאחד.
גרורות במוח, כפי שנקראים גידולים משניים אלו, נובעות לרוב מגידולים מוצקים כמו סרטן השד, הריאות והמעי הגס ולעיתים קרובות קשורות לפרוגנוזה גרועה. כאשר סרטן פורץ למוח, יכול להיות קשה לעקוב אחר הטיפול, בין השאר בגלל מחסום הדם-מוח, קרום כמעט בלתי חדיר המפריד בין המוח לשאר הגוף.
פיתוח ננו-חלקיקים ואסטרטגיית תרופות כפולות
ננו-חלקיק של צוות סילבסטר עשוי לשמש יום אחד לטיפול בגרורות עם יתרון נוסף של טיפול בגידול הראשוני בו-זמנית, לדברי שאנטה דהר, Ph.D., פרופסור חבר לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית ועוזר מנהל טכנולוגיה וחדשנות בסילבסטר, שהוביל את המחקר. היא המחברת הבכירה של מאמר שפורסם ב-6 במאי בכתב העת הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים.
שנטה דהר, Ph.D. קרדיט: סילבסטר
על ידי העמסת החלקיק בשתי תרופות פרו המכוונות למיטוכונדריה, מרכז ייצור האנרגיה של התא, הראו החוקרים כי השיטה שלהם יכולה לכווץ גידולי שד וגידולי מוח במחקרים פרה-קליניים.
"אני תמיד אומר שננו-רפואה היא העתיד, אבל כמובן שכבר היינו בעתיד הזה", אמר דר בהתייחסו לזמין מסחרי COVID 19 חיסונים, המשתמשים בננו-חלקיקים בניסוח שלהם. "ננו-רפואה היא בהחלט גם העתיד לטיפול בסרטן."
השיטה החדשה משתמשת בננו-חלקיק העשוי מפולימר מתכלה, שפותח בעבר על ידי הצוות של Dhar, יחד עם שתי תרופות שפותחו גם הן במעבדה שלה, המכוונות למקורות האנרגיה של הסרטן. מכיוון שלתאים סרטניים יש לרוב צורה שונה של חילוף חומרים מאשר לתאים בריאים, החנקת חילוף החומרים שלהם יכולה להיות דרך יעילה להרוג גידולים מבלי לפגוע ברקמות אחרות.
אחת התרופות הללו היא גרסה שונה של תרופה כימותרפית קלאסית, ציספלטין, המחסלת תאי סרטן על ידי פגיעה DNA בתאים שגדלים במהירות, ובכך עוצרים למעשה את צמיחתם. אבל תאי גידול יכולים לתקן את ה-DNA שלהם, ולפעמים מוביל לעמידות לציספלטין. הצוות של Dhar שינה את התרופה כדי להעביר את המטרה שלה מ-DNA גרעיני, ה-DNA המרכיב את הכרומוזומים והגנום שלנו, ל-DNA המיטוכונדריאלי. מיטוכונדריה הן מקורות האנרגיה של התאים שלנו ומכילות גנום משלהם, קטן בהרבה – וחשוב מכך למטרות טיפוליות בסרטן, אין להם את אותו מנגנון תיקון DNA שיש לגנום הגדול יותר שלנו.
מכיוון שתאים סרטניים יכולים לעבור בין מקורות אנרגיה שונים כדי לקיים את הצמיחה והשגשוג שלהם, החוקרים שילבו את ה-cisplatin המותאם שלהם, שהם קוראים לו Platin-M ותוקפים את תהליך יצירת האנרגיה המכונה זרחון חמצוני, עם תרופה אחרת שהם פיתחו, Mito-DCA , שמכוון ספציפית לחלבון מיטוכונדריאלי המכונה קינאז ומעכב גליקוליזה, סוג אחר של ייצור אנרגיה.
התגברות על מחסום הדם-מוח
דר אמר שזהו דרך ארוכה לפתח ננו-חלקיק שיכול לגשת למוח. היא עבדה על ננו-חלקיקים במשך כל הקריירה העצמאית שלה, ובפרויקט קודם שחקר צורות שונות של פולימרים, החוקרים הבחינו שחלק קטן מחלק מהננו-חלקיקים הללו הגיע למוח במחקרים פרה-קליניים. על ידי חידוד הפולימרים הללו, הצוות של Dhar פיתח ננו-חלקיק שיכול לחצות גם את מחסום הדם-מוח וגם את הממברנה החיצונית של המיטוכונדריה.
"היו הרבה עליות ומורדות כדי להבין את זה, ואנחנו עדיין עובדים כדי להבין את המנגנון שבאמצעותו החלקיקים האלה חוצים את מחסום הדם-מוח", אמר דר.
לאחר מכן, הצוות בדק את הננו-חלקיק הטעון בתרופות מיוחדות במחקרים פרה-קליניים ומצא שהם פועלים כדי לכווץ גם גידולי שד וגם תאי סרטן שד שנזרעו במוח כדי ליצור שם גידולים. נראה כי השילוב של ננו-חלקיקים ותרופות אינו רעיל והאריך באופן משמעותי את ההישרדות במחקרי מעבדה.
בשלב הבא, הצוות רוצה לבחון את השיטה שלהם במעבדה לשכפל גרורות במוח אנושי מקרוב יותר, אולי אפילו באמצעות תאים סרטניים שמקורם במטופל. הם גם רוצים לבדוק את התרופה במודלים מעבדתיים של גליובלסטומה, סרטן מוח אגרסיבי במיוחד.
"אני מאוד מתעניין בכימיה של פולימרים, והשימוש בזה למטרות רפואיות מאוד מרתק אותי", אמר אקאש אשוקן, דוקטורנט מאוניברסיטת מיאמי שעובד במעבדה של דאר ושותף ראשון במחקר יחד עם הדוקטורנט שריטה סרקר. "זה נהדר לראות את זה מיושם בטיפול בסרטן."
SD מכירה בתמיכה הכספית ממרכז הסרטן המקיף של סילבסטר, מענק התמיכה של מרכז הסרטן המקיף של סילבסטר 1P30CA240139, מענק התמיכה של מרכז הסרטן המקיף של סילבסטר (8BC10), מענק מימון הגשר של סילבסטר.
