V boju proti raku smo priča pomembnemu preboju: znanstveniki so razvili nanorobote, ki selektivno uničujejo rakave celice, pri tem pa ne škodujejo zdravim tkivom. Ta inovacija, opisana v raziskavi, objavljeni v reviji Nature Nanotechnology, prinaša upanje za učinkovitejše in varnejše zdravljenje raka z manj stranskimi učinki.
Ti nanoroboti, zgrajeni iz DNA origamijev – drobnih struktur, narejenih iz prepognjenih verig DNK – delujejo kot mikroskopski “preklopniki”, ki se aktivirajo le v kislem okolju tumorja. Ko zaznajo takšno okolje, razgrnejo svojo površino in sprostijo molekule, ki sprožijo apoptozo, programirano celično smrt rakavih celic.
Kako delujejo ti nanoroboti?
Znanstveniki so iz DNA ustvarili tridimenzionalno strukturo, ki je v normalnih pogojih »zaprta«, v notranjosti pa skriva šest molekul, imenovanih ligandi. Ti ligandi so zasnovani tako, da na površini rakavih celic sprožijo aktivacijo receptorjev za celično smrt.
Ko nanorobot vstopi v kislo okolje tumorja (pH okoli 6,5), posebna kemična vez omogoči, da se struktura odpre in ligandi pridejo na površje. Ti se razporedijo v natančen šesterokoten vzorec, ki omogoča učinkovito povezovanje z receptorji na rakavi celici. To sproži verižno reakcijo, ki vodi v razpad rakave celice – brez vpliva na zdrave celice, kjer je pH višji (približno 7,4) in struktura ostane zaprta.
»Zasnovali smo molekularno napravo, ki prepozna okolje tumorja in se aktivira samo tam,« je povedala vodja raziskave dr. Maria González. »To pomeni, da se zdravljenje zgodi tam, kjer je potrebno – brez škode drugod.«
Zakaj je to pomembno?
Obstoječe terapije raka, kot sta kemoterapija in obsevanje, pogosto ne razlikujejo med zdravimi in rakavimi celicami. Zaradi tega pride do številnih stranskih učinkov, kot so utrujenost, izpadanje las, okužbe in poškodbe notranjih organov.
Ta nova tehnologija pa obeta selektivnost, natančnost in manj stranskih učinkov. Ker se nanoroboti aktivirajo le v specifičnem okolju tumorja, ne vplivajo na zdrave celice v telesu.
Prvi poskusi na miših so pokazali zmanjšanje tumorjev do 70 odstotkov brez opaznih negativnih učinkov na zdrava tkiva.
Kako so nanoroboti zasnovani?
Nanorobot je izdelan kot majhna valjasta DNA origami struktura, visoka približno 24 nanometrov. V notranjosti skriva molekule, ki sprožijo apoptozo, dokler ni izpostavljen kislemu okolju. Posebna kemijska vez (t.i. trojna veriga DNA) pri nizkem pH sproži spremembo oblike, ki razpre strukturo in prikaže ligande.
Računalniške simulacije so potrdile, da so molekule v normalnih pogojih varno »skrite« in da jih telo ne zazna kot grožnjo. Ko pa je pH dovolj nizek, se vez sproži in ligandi pridejo na površje.
»Ta preklop je ključen, da preprečimo neželene učinke na zdrava tkiva,« pojasnjuje dr. González.
Kaj so pokazali testi?
V poskusih na miših z rakom dojke so nanoroboti zmanjšali velikost tumorjev za do 70 odstotkov. Pri tem niso opazili poškodb zdravih tkiv ali neželenih reakcij. Analize so potrdile, da so nanoroboti ostali neaktivni v zdravih delih telesa, kar je bistvena prednost pred drugimi terapijami.
Raziskovalci so ugotovili tudi, da nanoroboti ne sprožijo imunskega odziva in da njihovo delovanje ne vpliva na druge funkcije organizma.
Kdaj lahko pričakujemo uporabo pri ljudeh?
Čeprav so rezultati navdušujoči, znanstveniki opozarjajo, da bo potrebnih še več let raziskav in kliničnih preizkusov, preden bo tehnologija na voljo bolnikom.
»Naslednji korak je testiranje na večjih živalih in nato klinične študije na ljudeh,« pravi dr. González. »A prvi rezultati kažejo na velik potencial.«
Proizvodnja DNA origamijev je postala cenovno dostopnejša, kar povečuje možnosti, da bo tehnologija v prihodnosti tudi komercialno izvedljiva.
Kaj pomeni ta preboj?
Razvoj nanorobotov, ki ciljno uničujejo rakave celice brez poškodb zdravih tkiv, odpira novo poglavje v zdravljenju raka. Če bodo klinične študije potrdile varnost in učinkovitost, bi to lahko pomenilo:
- manj stranskih učinkov
- krajše trajanje zdravljenja
- večjo učinkovitost tudi pri odpornih tumorjih
- prilagojeno, personalizirano zdravljenje za vsakega bolnika
»To je začetek nove dobe onkološkega zdravljenja, kjer bo terapija natančna in usmerjena, ne splošna in agresivna,« dodaja dr. González.
