Οι ερευνητές αμφισβητούν τη μακροχρόνια θεωρία που καθοδηγεί τη θεραπεία του όγκου με νανοσωματίδια

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Τορόντο ανέπτυξαν μια νέα θεωρία για να εξηγήσουν πώς τα νανοσωματίδια εισέρχονται και εξέρχονται από τους όγκους που προορίζονται να θεραπεύσουν, ξαναγράφοντας ενδεχομένως μια κατανόηση της νανοϊατρικής του καρκίνου που καθοδηγεί την έρευνα για σχεδόν τέσσερις δεκαετίες.

Το φαινόμενο Enhanced Permeability and Retention (EPR), μια έννοια ουσιαστικά αδιαμφισβήτητη από τα μέσα της δεκαετίας του 1980, υποστηρίζει ότι τα νανοσωματίδια εισέρχονται σε έναν όγκο από την κυκλοφορία του αίματος μέσω των χώρων μεταξύ των ενδοθηλιακών κυττάρων που επενδύουν τα αιμοφόρα αγγεία του και στη συνέχεια παγιδεύονται στον όγκο λόγω δυσλειτουργικά λεμφαγγεία.

“Η πτυχή της κατακράτησης της θεωρίας EPR εξαρτάται από το ότι η κοιλότητα του λεμφικού αγγείου είναι πολύ μικρή για να βγουν τα νανοσωματίδια, κάτι που βοηθά τα νανοσωματίδια που φέρουν αντικαρκινικά φάρμακα να παραμείνουν στους όγκους”, δήλωσε ο Matthew Nguyen, Ph.D. .D. φοιτητής στο Ινστιτούτο Βιοϊατρικής Μηχανικής της Σχολής Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών και στο Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research,

«Αλλά ανακαλύψαμε ότι περίπου το 45 τοις εκατό των νανοσωματιδίων που συσσωρεύονται στους όγκους θα καταλήξουν να τους εγκαταλείψουν».

Ο Nguyen, μέλος του εργαστηρίου του καθηγητή Warren Chan, είναι ο κύριος συγγραφέας μιας νέας μελέτης που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Υλικά της φύσης που αμφισβητεί τη μακροχρόνια θεωρία. Τα ευρήματα των ερευνητών εξηγούν γιατί οι θεραπείες που βασίζονται στο φαινόμενο EPR αποτυγχάνουν στις κλινικές δοκιμές, βασιζόμενοι σε προηγούμενη έρευνα από το εργαστήριο Chan που έδειξε ότι λιγότερο από το ένα τοις εκατό των νανοσωματιδίων φθάνουν πραγματικά στους όγκους.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι, σε αντίθεση με το φαινόμενο EPR, τα νανοσωματίδια μπορούν να αφήσουν όγκους μέσω των λεμφικών τους αγγείων. Η μέθοδος εξόδου ενός νανοσωματιδίου εξαρτάται από το μέγεθός του: τα μεγαλύτερα (πλάτους 50 έως 100 νανόμετρα) είναι πιο πιθανό να εξέλθουν από τα λεμφικά αγγεία των όγκων και τα μικρότερα (πλάτους έως 15 νανόμετρα) είναι πιο πιθανό να εξέλθουν από το λεμφικό αγγεία που περιβάλλουν όγκους. οι όγκοι.

Σε σπάνιες περιπτώσεις, τα νανοσωματίδια θα διαρρεύσουν μέσω των αιμοφόρων αγγείων.

Η έξοδος των νανοσωματιδίων από τους όγκους συμβαίνει μέσω χώρων στα τοιχώματα των λεμφικών αγγείων και των κυστιδίων μεταφοράς που τα μεταφέρουν μέσω αυτών των τοιχωμάτων. Οι ερευνητές απέδειξαν ότι τα νανοσωματίδια θα εισέλθουν ξανά στην κυκλοφορία του αίματος μετά από λεμφική παροχέτευση και υπέθεσαν ότι αυτά τα νανοσωματίδια θα επιστρέψουν τελικά στον όγκο για άλλη μια ευκαιρία να τον αντιμετωπίσουν.

Η διάψευση του φαινομένου EPR δεν ήταν εύκολη υπόθεση. Το εργαστήριο Chan δούλεψε έξι χρόνια για να καταλάβει γιατί τα νανοσωματίδια δεν συσσωρεύονται αποτελεσματικά στους όγκους. Πριν από αυτή τη μελέτη, το εργαστήριο εστίασε αρχικά στον τρόπο με τον οποίο τα νανοσωματίδια εισέρχονται στους όγκους. Μέσω αυτής και άλλων μελετών, το εργαστήριο ανέπτυξε μια ανταγωνιστική θεωρία του φαινομένου EPR, που ονομάζεται αρχή ενεργού μεταφοράς και διατήρησης (ATR).

Ο Nguyen σημείωσε ότι ο τομέας της νανοϊατρικής έχει εξελιχθεί από τη δημοσίευση της μελέτης εισαγωγής νανοσωματιδίων το 2020. «Λάβαμε περισσότερες αντιδράσεις από άλλους ερευνητές σχετικά με αυτήν τη μελέτη σε σύγκριση με αυτήν», είπε. «Οι άνθρωποι έχουν αρχίσει να αποδέχονται ότι το φαινόμενο EPR είναι ελαττωματικό».

Δεδομένου ότι σχεδόν τα μισά από τα συσσωρευμένα νανοσωματίδια εξέρχονται από όγκους, κυρίως μέσω λεμφικών αγγείων, μελλοντική έρευνα θα μπορούσε να αντιμετωπίσει αυτό το πρόβλημα μέσω θεραπειών με νανοσωματίδια που εμποδίζουν τη λεμφική παροχέτευση.

«Είμαστε ενθουσιασμένοι που έχουμε καλύτερη κατανόηση της διαδικασίας παράδοσης όγκου με νανοσωματίδια», είπε ο Chan. «Τα αποτελέσματα αυτών των θεμελιωδών μελετών σχετικά με την είσοδο και την έξοδο των νανοσωματιδίων θα είναι σημαντικά για το σχεδιασμό νανοσωματιδίων για τη θεραπεία του καρκίνου».

Τα ευρήματα της μελέτης, εάν εφαρμοστούν σε ολόκληρο τον τομέα της νανοϊατρικής του καρκίνου, υπόσχονται μια νέα κατεύθυνση για να βελτιώσουμε την κατανόησή μας για το πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα νανοσωματίδια για τη θεραπεία όγκων.

«Η προσπάθεια να μεταφραστεί η νανοϊατρική του καρκίνου στην κλινική είναι σαν να δουλεύεις με ένα μαύρο κουτί: κάποια φάρμακα λειτουργούν, κάποια όχι και είναι δύσκολο να γνωρίζουμε γιατί», δήλωσε ο Gang Zheng, αναπληρωτής διευθυντής έρευνας στο Princess Margaret Cancer Center και καθηγητής ιατρική βιοφυσική στο U of T’s Temerty School of Medicine που δεν συμμετείχε στη μελέτη.

«Η αφοσίωση του Chan στην καλύτερη κατανόηση των μηχανισμών πρόσληψης και εκροής νανοσωματιδίων ρίχνει φως σε αυτές τις διαδικασίες για να βοηθήσει να κάνουμε τις μεταφραστικές μας προσπάθειες πιο αποτελεσματικές και επιτυχημένες».