نانو ذرات افق تازه ای را جهت پیشگیری از سرطان و درمان آن به روی محققان گشوده است، بطوریكه در این راستا شاخه جدیدی تحت عنوان درمان مبتنی بر نانو ذرات (nanoparticles-based therapy) پدید آمده است. این ذرات نانویی كه در اشكال مختلف ساخته می شوند و در حوزه تحقیقات پزشكی علی الخصوص تحقیقات سرطان بسیار مورد توجه و كاربرد هستند. نانو ذرات در موارد مختلفی مثل رساندن دارو به سلول های تومور سرطانی، بیرون كشیدن عامل سرطانی از سلول زنده، حمله به سلول های سرطانی، بالا بردن حساسیت سلولهای سرطانی برای تصویربرداری و مشاهده دقیقتر آنها كاربرد دارند.
كاربرد نانو ذرات در عمل
بر اساس آخرین اخبار منتشره از گروه نانو تكنولوژی موسسه ملی سرطان در آمریكا، به تازگی محققان دانشگاه Emory آتلانتا با كمك نانو ذرات چند منظوره (multifunctional) امكانی را برای تشخیص به موقع سرطان لوزالمعده یا پانكراس فراهم كردند. این در حالیست كه سرطان لوزالعمده از جمله سرطان‌هایی است كه اگر در مراحل پیشرفته (advanced stages) تشخیص داده شود معمولاً راه درمانی وجود ندارد و جراحی و شیمی درمانی كارساز نیستند (لازم به ذكر است كه به مرحله یا سطح بیماری سرطان در اصطلاح stage گفته می‌شود).
در این شیوه با چسبیدن نانو ذرات اكسید آهن به سلول سرطانی این سلول به راحتی توسط MRI قابل تشخیص و مشاهده است. با آزمایش موش‌هایی كه غده سرطانی درون بدنشان كاشته شده بود معلوم گردید كه می توان با دوربین‌های خاصی این نانو ذرات را كه طیف رنگی نزدیك به مادون قرمز داشتند مشاهده كرد.
دكتر نی (Dr. Nie) از این تیم تحقیق معتقد است كه این روش توانایی نانو ذرات را در تشخیص به موقع سرطان به اثبات می رساند و امید تازه ای در یافتن راه درمان تومورهای سرطانی به شمار می رود. وی همچنین بیان می كند كه این نانو ذرات می توانند برای شناسایی و محل یابی دقیق تومور پیش از جراحی، شناسایی حاشیه خطر اطراف تومور و پیگیری پاسخ به درمان بیمار پس از جراحی مورد استفاده قرار گیرند. به منظور درك بهتر این فناوری بد نیست بدانید كه این ذرات اكسید آهن دارای هسته ای هستند كه فقط 10 نانومتر قطر دارد و دارای روكشی از پلیمر هستند. مولكولی كه قدرت تشخیص بین سلولهای سرطانی لوزالمعده و سلولهای سالم آن را دارد یك پروتئین كوچك ایجاد شده توسط مهندسی ژنتیك است كه بر مبنای پروتئینی كه در بدن انسان است، طراحی شده است.
از سویی دیگر، دانشمندان آمریكایی موفق به ساخت و استفاده از نوعی نانو زنبور( nanobee) برای مقابله با تومورهای سرطانی شدند. در آزمایشی كه به روی تومورهای سرطانی سینه و پوست در موش‌ها انجام شد این نانو زنبورها تومورهای سرطانی را نیش زده و سم خود را وارد سلول می كنند.
این نانو‌زنبورها به گونه ای طراحی شده اند كه فقط سلولهای سرطانی را هدف قرار می‌دهند و وارد آنها می شودند. به دلیل ساختار و اندازه بسیار كوچك این نانو زنبورها، این ذرات از سوی گلبول‌های سفید به عنوان عامل مهاجم شناخته نشده و به آنها حمله نمی‌شود و این چیزیست كه محققان به دنبال آن هستند؛ یعنی روشی كه در طی آن فقط سلولهای سرطانی مورد حمله قرار گیرند و نابود شوند.
نانو زنبورها یكی از آخرین دستاوردهای علمی استفاده از فناوری نانو برای مقابله با بیماری‌ها و درمان آنها می‌باشد و محققان امید دارند ظرف چند سال آینده بطور گسترده ای مورد استفاده قرار گیرند.
از نانو ذرات برای حمل دارو به درون سلولهای سرطانی نیز استفاده می شود اما به دلیل اندازه بسیار ریز این ذرات، هر بار فقط میزان اندكی دارو را می توانند حمل كنند بنابراین لازم است تا میلیونها یا حتی میلیاردها از این ذرات برای انتقال دارو به محل دقیق سرطان مورد استفاده قرار گیرند و به این ترتیب مشكل رسیدن داروی ضد سرطان به محل مورد نظر برطرف می شود بدون آنكه سلولهای سالم تحت تأثیر قرار گیرند.
اخیراً با كاربرد طلا در نانو ذرات و ساخت نانو ذرات طلا (gold nanoparticles) موفق شده اند كه شناسایی سلولهای سرطانی را بطور زود هنگام انجام دهند. همچنین حسگری از نانو ذرات طلا ساخته شده كه قادر است سرطان ریه را از طریق بازدم بیمار شناسایی نمایید كه در حال حاضر دقت این دستگاه كه به روی گروهی از افراد سالم و افراد مبتلا به سرطان آزمایش شده است 86 درصد می باشد.
درمان سرطان با استفاده از نانوذرات پلیمری
دانشمندان آمریکایی توانسته‌اند با استفاده از نانوذرات رهاکننده دارو، گامی جدید به سوی مبارزه با عود مجدد سرطان ریه بردارند. نانوذرات پلیمری آنها که بدون نشت هستند، تنها زمانی باز شده و محتوای خود را خالی می‌کنند که در محیط اسیدی درون سلول قرار بگیرند. این محققان نانوذرات تولیدی خود را درون بدن موجود زنده نیز آزمایش کرده‌اند.
این تیم میان‌رشته‌ای، نانوذراتی برای حمل داروی ضدسرطان پاکلیتکسل طراحی نموده و کارایی آنها را روی موش بررسی نموده‌اند. رفتار این نانوذرات با ورود به درون سلول از آبگریز به آبدوست تغییر یافته و این امر موجب رهایش دارو می‌شود.
گرینستاف از دانشگاه بوستون و رهبر این گروه پژوهشی می‌گوید: «چیزی که این نانوذرات را منحصر به فرد ساخته و آنها را از نانوذرات دیگر متمایز می‌کند این است که با ورود آنها به محیط اسیدی ملایم (pH=4 که در اندوزوم وجود دارد)، این نانوذرات متورم شده، آب را به درون خود کشیده و دارو را رها می‌کنند». او می‌افزاید این نانوذرات از 100 نانومتر به بیش از 1000 نانومتر انبساط یافته و به ساختاری بسیار شل شبیه پلیمر هیدروژلی تبدیل می شوند.
او ادامه می‌دهد: “نکته منحصر به فرد دیگر درباره این نانوذرات این است که دارو واقعاً در پاسخ به pH محیط رها می‌شود. بسیاری از سیستم‌های رهایش دارو نشت دارند”.
کنت سوسلیک از دانشگاه ایلینویز و متخصص نانوذرات می‌گوید: "این یک کاربرد بسیار جالب است و استفاده از تورم کنترل شده مواد پلیمری در پاسخ به pH محیط برای رهایش دارو یک ابتکار زیرکانه است. تا جایی که می‌دانم این اولین بار است که چنین کاری صورت می‌گیرد".
سرطان ریه سالانه 3/1 میلیون نفر را در سراسر جهان می‌کشد. گرینستاف می‌گوید پس از خارج کردن تومور از بدن با استفاده از جراحی، به دلیل وجود سلولهای سرطانی باقیمانده در محل جراحی، 30 درصد احتمال بازگشت سرطان در عرض 5 سال وجود دارد. وی انتظار دارد درست پس از خارج کردن تومور از داخل بدن، این نانوذرات در محل تومور مورد استفاده قرار بگیرند.
این گروه تحقیقاتی توانستند با استفاده از مدل موش نشان دهند که تأثیر نانوذرات حاوی پاکلیتکسل از داروی خالص بیشتر است. گرینستاف می‌گوید هدف اصلی در سال 2009 انجام آزمایش‌های کامل سم‌شناسی روی پلیمر و سپس مطالعات ایمنی روی حیوانات بزرگ‌تر است.
استفاده از نانوالماس در درمان سرطان
مقاوم شدن در برابر داروهای شیمی‌درمانی دلیل شکست خوردن 90 درصد از سرطان‌های جابه‌جا شونده (متاستاز) است.غلبه بر این مشکل می‌تواند درمان سرطان را بهبود بخشد.
دین هو، استادیار مهندسی زیست‌پزشکی و مهندسی مکانیک در دانشگاه نورث وسترن بر این باور است که می‌توان از ذرات کوچک کربن که نانوالماس نامیده می‌شوند، به‌عنوان حامل‌های رسانشی موثر در درمان سرطان‌های مقاوم استفاده کرد.
هو و همکارانش در آزمایش‌های درون‌تنی که روی سرطان کبد و سینه انجام دادند، دریافتند که اگر دُزی از داروی شیمی‌درمانی را که در حالت عادی کشنده است، به این نانوالماس‌ها متصل نماییم، می‌تواند اندازه تومور را در موش‌ها تا حد زیادی کاهش دهد. در این حالت شانس زنده ماندن موجودات مبتلا افزایش یافته و هیچ اثر جانبی نامطلوبی روی بافت‌های دیگر مشاهده نمی‌شود.
این اولین باری است که از نانوالماس‌ها در درمان سرطان‌های مقاوم به دارو استفاده می‌شود. هو می‌گوید: “ما به این دلیل سرطان‌های مقاوم در برابر داروهای شیمی‌درمانی را برگزیدیم که این نوع از تومورها همچنان به‌عنوان یکی از مشکلات اصلی درمان سرطان محسوب شده و شانس زنده ماندن بیماران را کاهش می‌دهند”.
نانوالماس‌ها مواد مبتنی بر کربن با قطر بین 2 تا 8 نانومتر هستند. سطح هر نانوالماس حاوی گروه‌های عاملی مختلفی است که امکان اتصال ترکیبات مختلفی همچون داروهای شیمی‌درمانی را فراهم می‌آورد.
این پژوهشگران نانوالماس را برداشته و با استفاده از یک فرایند سنتزی مقیاس‌پذیر، داروی شیمی‌درمانی دوکسوروبیسین را به شکلی برگشت‌پذیر به سطح آن متصل نمودند. این امر رهایش پایدار این دارو را امکان‌پذیر می‌سازد.
هو و همکارانش از موش‌های مبتلا به سرطان کبد و سینه در تحقیقات خود استفاده کردند. در این سرطان‌های مقاوم دارو می‌تواند وارد تومور شود، اما به دلیل پاسخ ذاتی کبد و سینه بلافاصله از درون این بافت‌ها بیرون انداخته می‌شود.
آنها یک گروه از موش‌ها را با کمپلکس نانوالماس- دوکسوروبیسین و گروه دیگر را با داروی تنها تحت درمان قرار دادند. زمان باقی ماندن دارو در جریان گردش خون در موش‌هایی که با کمپلکس‌های نانوالماسی درمان شدند، 10 برابر بیشتر از موش‌هایی بود که با داروی تنها تحت درمان قرار گرفتند. به‌علاوه، زمان باقی ماندن دارو درون هر دو نوع تومور نیزافزایش قابل ملاحظه‌ای پیدا کرد. این مدت زمان طولانی ماندن دارو درون تومور بدین معناست که می‌توان از دُز پایین‌تری از دارو استفاده کرد و در نتیجه اثرات جانبی نامطلوب کاهش می‌یابد.
این محققان همچنین دریافتند که استفاده از کمپلکس‌های نانوالماسی موجب کاهش تعداد گلبول‌های سفید خون نمی‌شود که این امر در درمان سرطان بسیار مهم است.
*جزئیات این کار در مجله Science Translational Medicine منتشر شده است.
درادامه به بخشی دیگر از پژوهش های فناوری نانو در رابطه با سرطان می پردازیم.
