Ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Washington στο Σεντ Λούις, σε συνεργασία με επιστήμονες του Πανεπιστημίου Northwestern, ανέπτυξαν μια μη επεμβατική στρατηγική για τη θεραπεία μιας από τις πιο επιθετικές και θανατηφόρες μορφές καρκίνου του εγκεφάλου.

Η μέθοδός τους βασίζεται σε ειδικά σχεδιασμένες νανοδομές από εξαιρετικά μικρά υλικά που μεταφέρουν ισχυρές αντικαρκινικές ενώσεις στον εγκέφαλο μέσω απλών ρινικών σταγόνων. Σε μελέτες με ποντίκια, αυτή η προσέγγιση αντιμετώπισε το γλοιοβλάστωμα (πρωτοπαθείς όγκοι εγκεφάλου) ενεργοποιώντας το ανοσοποιητικό σύστημα του εγκεφάλου.

Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν αυτόν τον μήνα στο περιοδικό PNAS.

Γιατί το γλοιοβλάστωμα είναι τόσο δύσκολο να αντιμετωπιστεί

Σύμφωνα με το Science Daily, το γλοιοβλάστωμα αναπτύσσεται από αστροκύτταρα, έναν τύπο κυττάρων του εγκεφάλου, και είναι ο συχνότερος κακοήθης όγκος του εγκεφάλου. Η νόσος εξελίσσεται γρήγορα και είναι σχεδόν πάντα θανατηφόρα. Ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στη θεραπεία του είναι η δυσκολία μεταφοράς αποτελεσματικών φαρμάκων στον εγκέφαλο.

«Θέλαμε να αλλάξουμε αυτή την πραγματικότητα και να αναπτύξουμε μια μη επεμβατική θεραπεία που ενεργοποιεί την ανοσολογική απόκριση για να επιτεθεί στο γλοιοβλάστωμα» ανέφερε ο Alexander H. Stegh, καθηγητής και αναπληρωτής πρόεδρος έρευνας στο Τμήμα Νευροχειρουργικής Taylor Family της WashU Medicine και ένας εκ των βασικών συγγραφέων της μελέτης.

Ο Stegh, που είναι επίσης διευθυντής έρευνας του Brain Tumor Center στο Siteman Cancer Center, σημείωσε πως «με αυτή την έρευνα δείξαμε ότι οι ακριβώς σχεδιασμένες νανοδομές, μπορούν να ενεργοποιήσουν με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα ισχυρές ανοσολογικές οδούς μέσα στον εγκέφαλο. Αυτό αλλάζει τα δεδομένα για το πώς μπορεί να επιτευχθεί η ανοσοθεραπεία καρκίνου σε όγκους που είναι δύσκολο να προσεγγιστούν».

Πώς επιτυγχάνεται η επανενεργοποίηση του ανοσοποιητικού με νανοθεραπεία

Το γλοιοβλάστωμα χαρακτηρίζεται συχνά ως «ψυχρός όγκος» επειδή δεν προκαλεί από μόνο του ισχυρή ανοσολογική αντίδραση. Αντίθετα με τους «θερμούς όγκους» που ανταποκρίνονται καλύτερα στις ανοσοθεραπείες, το γλοιοβλάστωμα τείνει να περνά απαρατήρητο από το ανοσοποιητικό. Οι επιστήμονες εξερευνούν τρόπους ενεργοποίησης της οδού STING, η οποία ενεργοποιείται όταν τα κύτταρα εντοπίζουν ξένο DNA και κινητοποιούν αμυντικούς μηχανισμούς.

Προηγούμενη έρευνα έδειξε ότι φάρμακα που ενεργοποιούν την οδό STING μπορούν να προετοιμάσουν το ανοσοποιητικό για να επιτεθεί στο γλοιοβλάστωμα. Το πρόβλημα είναι ότι αυτά τα φάρμακα αποδομούνται γρήγορα και πρέπει να εγχυθούν απευθείας στον όγκο για να δράσουν. Επειδή χρειάζονται πολλές δόσεις, η διαδικασία είναι εξαιρετικά επεμβατική με σοβαρές επιπτώσεις.

«Θέλαμε πραγματικά να περιορίσουμε τα όσα χρειάζεται να υποστούν οι ασθενείς όταν είναι ήδη άρρωστοι και θεωρήσαμε ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πλατφόρμες σφαιρικών νουκλεϊκών οξέων για να μεταφέρουμε αυτά τα φάρμακα με μη επεμβατικό τρόπο» είπε η Akanksha Mahajan, PhD, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο εργαστήριο του Stegh, επίσης συγγραφέας της μελέτης.

Δημιουργία νανοδομών με χρυσό για μεταφορά από τη μύτη στον εγκέφαλο

Για να αντιμετωπίσει αυτή την πρόκληση, η ομάδα του Stegh συνεργάστηκε με τον Chad A. Mirkin, διευθυντή του International Institute for Nanotechnology στο Northwestern University. Ο Mirkin ανέπτυξε τις σφαιρικές νουκλεϊκές οξύτητες, νανοσωματίδια πυκνά καλυμμένα με DNA ή RNA, τα οποία έχουν αποδειχθεί πιο αποτελεσματικά από τα παραδοσιακά συστήματα μεταφοράς.

Οι δυο ομάδες σχεδίασαν μια εξειδικευμένη εκδοχή με πυρήνες από νανοσωματίδια χρυσού και μικρά τμήματα DNA που ενεργοποιούν την οδό STING σε συγκεκριμένα ανοσοκύτταρα. Για να μεταφέρουν τις ενώσεις αυτές στον εγκέφαλο χρησιμοποίησαν τις ρινικές οδούς.

Η ενδορρινική χορήγηση έχει εξεταστεί και στο παρελθόν για θεραπείες που στοχεύουν τον εγκέφαλο, αλλά καμία θεραπεία με νανοσωματίδια δεν είχε καταφέρει να ενεργοποιήσει ανοσολογικές αντιδράσεις ενάντια σε όγκους εγκεφάλου μέσω αυτής της οδού. «Είναι η πρώτη φορά που αποδεικνύεται ότι μπορούμε να αυξήσουμε την ενεργοποίηση ανοσοκυττάρων σε όγκους γλοιοβλαστώματος όταν χορηγούμε νανοθεραπείες από τη μύτη στον εγκέφαλο» είπε η Mahajan.

Παρακολούθηση των νανοσταγόνων καθώς ταξιδεύουν στον εγκέφαλο

Οι ερευνητές ήθελαν να δείξουν τόσο την επιλεκτική μεταφορά στον εγκέφαλο όσο και τη σωστή ενεργοποίηση των στοχευμένων ανοσοκυττάρων. Πρόσθεσαν μια μοριακή ετικέτα που φωσφόριζε στο υπέρυθρο φως. Μετά τη χορήγηση των νανοσταγόνων σε ποντίκια με γλοιοβλάστωμα, παρατήρησαν τα σωματίδια να ταξιδεύουν κατά μήκος του κύριου νεύρου που συνδέει το πρόσωπο με τον εγκέφαλο.

Μόλις έφτασαν εκεί, η ανοσοαπόκριση που πυροδότησε η νανοθεραπεία συγκεντρώθηκε σε συγκεκριμένα ανοσοκύτταρα μέσα στον όγκο. Κάποια δραστηριότητα εντοπίστηκε και σε κοντινούς λεμφαδένες. Σημαντικό ήταν ότι η θεραπεία δεν εξαπλώθηκε σε όλο το σώμα, μειώνοντας τον κίνδυνο ανεπιθύμητων παρενεργειών. Περαιτέρω εξέταση έδειξε ότι τα ανοσοκύτταρα στον όγκο και γύρω του είχαν ενεργοποιήσει την οδό STING και μπορούσαν να επιτεθούν πιο αποτελεσματικά στον καρκίνο.

Συνδυαστικές θεραπείες που εξαφανίζουν όγκους

Όταν η νανοθεραπεία συνδυάστηκε με φάρμακα που ενεργοποιούν τα Τ λεμφοκύτταρα, μια κρίσιμη κατηγορία ανοσοκυττάρων, η αγωγή δύο δόσεων εξαφάνισε τους όγκους στα ποντίκια και δημιούργησε μακροχρόνια ανοσία που απέτρεψε την επανεμφάνιση του καρκίνου. Τα αποτελέσματα ήταν σημαντικά καλύτερα από αυτά των σημερινών θεραπειών που στοχεύουν την οδό STING.

Ο Stegh σημείωσε ότι η ενεργοποίηση της STING από μόνη της είναι απίθανο να θεραπεύσει το γλοιοβλάστωμα. Ο όγκος χρησιμοποιεί πολλές τακτικές για να αποδυναμώσει ή να μπλοκάρει το ανοσοποιητικό. Η ομάδα του εξετάζει τρόπους ενσωμάτωσης επιπλέον ανοσοενισχυτικών χαρακτηριστικών στις νανοδομές, ώστε μια μόνο θεραπεία να στοχεύει πολλαπλούς μηχανισμούς.

«Πρόκειται για μια προσέγγιση που προσφέρει ελπίδα για πιο ασφαλείς και πιο αποτελεσματικές θεραπείες για το γλοιοβλάστωμα και πιθανώς για άλλους καρκίνους που αντιστέκονται στις ανοσοθεραπείες. Είναι ένα κρίσιμο βήμα προς την κλινική εφαρμογή» είπε ο Stegh.