Kanser: 'Penyampaian ubat pintar' sedang dalam perjalanan
Penyelidikan baru membuka jalan untuk penyampaian ubat antikanker ke dalam tumor dengan tahap ketepatan yang tidak pernah dilihat sebelumnya.
Sistem "penyampaian ubat pintar" yang baru menggunakan nanocapsule yang hanya akan melepaskan muatan ubatnya apabila menemui dua isyarat tumor dalam urutan yang betul.
Kertas "bukti prinsip" - kini diterbitkan dalam jurnal Sains Kimia - menerangkan bagaimana sistem berjaya dilakukan sebagai tindak balas kepada urutan dua keadaan yang berlaku di dalam tumor.
Keadaan pertama adalah peningkatan keasidan di ambang tertentu, dan yang kedua adalah kehadiran bahan yang disebut glutathione, yang tahapnya lebih tinggi pada jenis tumor tertentu.
Memenuhi dua syarat ini - dalam urutan yang tepat - memberitahu nanocapsule bahawa ia memasuki "lingkungan mikro tumor bertingkat," menyebabkannya melepaskan muatan ubatnya. Sekiranya hanya memenuhi satu syarat, atau memenuhi mereka dalam urutan terbalik, ia tidak akan melepaskan ubat.
Pengarang kajian kanan Wei-Hong Zhu, seorang profesor kimia di Universiti Sains dan Teknologi China Timur di Shanghai, dan pasukannya menguji sistem ini terlebih dahulu di sel makmal, dan kemudian pada tikus hidup.
‘Dadah generasi baru’
Nanocapsule melepaskan penanda pendarfluor yang unik - satu ketika memenuhi syarat pertama, dan yang lain, berbeza ketika memenuhi kedua - yang bermaksud bahawa kemajuan penyampaian ubat dapat diikuti dengan tepat semasa ia berlaku.
Ini membuka kemungkinan menggunakan sistem sebagai "sensor pendarfluor pintar" untuk diagnostik yang lebih tepat.
Prof Zhu mengatakan bahawa dia dan rakan-rakannya percaya bahawa penyelidikan itu akan membawa kepada "generasi baru ubat-ubatan" yang dapat diprogram untuk merespon rangsangan tertentu secara logik.
Salah satu sebab sistem baru mereka membawa penghantaran ubat ke tahap yang lain adalah kerana menggunakan "logik DAN urutan berdasarkan urutan" dan bukan logik ATAU untuk mencetuskan pembebasan dadah.
Sistem penghantaran yang menggunakan logik OR melepaskan ubat apabila memenuhi salah satu syarat yang diprogramkan untuk ditanggapi.
Dengan logik AND berdasarkan urutan, sebaliknya, sistem hanya melepaskan ubat apabila kedua-dua syarat dipenuhi dalam urutan yang betul.
Para saintis mencadangkan bahawa pendekatan ini melindungi ubat dengan lebih baik dari "persekitaran yang merosakkan dan interaksi yang tidak diingini" dan memastikan pencetus pelepasan yang lebih tepat "bila diperlukan."
Bagaimana ia berfungsi
Walaupun senang menggambarkan sistem penyampaian ubat sebagai "nanocapsule yang merangkumi muatan ubat," ini tidak betul bagaimana ia berfungsi.
Sistem ini sebenarnya terdiri daripada molekul panjang yang terbuat dari tiga bahagian. Yang pertama mengeluarkan isyarat pendarfluor, yang kedua adalah "prodrug", dan yang ketiga adalah "ekor polimer" yang panjang. Produk ini dimetabolisme menjadi ubat antikanker ketika dilepaskan.
Ini bertindak balas "sangat sensitif" terhadap perubahan pH, atau keasidan. Dan ketika ia bergerak dari aliran darah (di mana keasidan lebih rendah) ke persekitaran tumor (di mana keasidan lebih tinggi), ia merasakan penurunan pH.
Walaupun pH lebih tinggi dari ambang yang diprogramkan, molekul panjang membentuk bentuk yang disebut "misel." Ini menyerupai bola, dengan semua ekor polimer di bahagian luar dan unit pendarfluor di pusat. Dalam pembentukan ini, isyarat pendarfluor ditekan.
Tetapi ketika misel memasuki lingkungan di mana pH jatuh di bawah ambang tertentu, formasi akan dibatalkan dan molekul panjang dilepaskan.
Perkara pertama yang berlaku ialah isyarat pendarfluor tidak lagi dapat ditekan dan dapat dikesan. Ini menunjukkan bahawa syarat pertama logik AND (penurunan pH) telah dipenuhi.
Pembebasan molekul panjang membolehkan keadaan kedua, apabila ditemui, mempunyai kesan. Dalam kes ini, pendedahan kepada glutathione menyebabkan hubungan antara molekul panjang dan prodrug. Setelah dilancarkan, prodrug kemudian bebas untuk dimetabolisme menjadi ubat antikanker aktif.
Dua isyarat pendarfluor
Kehilangan prodrug bermaksud molekul panjang menjadi lebih pendek, menyebabkan pergeseran "warna," atau panjang gelombang, isyarat pendarfluor - yang masih dipancarkan - "dari hijau ke ungu-merah." Ini menandakan bahawa syarat kedua logik AND telah dipenuhi dalam urutan yang betul.
Penulis mencatat bahawa pendarfluor panjang gelombang dua kali ini menjadikan sistem "sesuai untuk melakukan bioimaging tiga dimensi masa nyata," yang dapat menjadi "alat yang kuat untuk diagnostik penyakit yang tepat, terutama untuk luka yang mencurigakan."
Ketika pasukan menguji sistem di sel dan pada tikus hidup, ia mendapati bahawa ia menunjukkan "kemampuan penargetan tumor bertingkat yang sangat baik." Pada tikus, itu juga menunjukkan "peningkatan yang signifikan dalam aktiviti antitumor […] hampir membasmi tumor."
"Nanoprobe akal-logik ini menyediakan prototaip untuk pengembangan probe biosensing pintar in vivo untuk sistem penyampaian ubat yang dapat diprogramkan dengan tepat."
Prof Wei-Hong Zhu
