Nanodalelės teikia viltį kovojantiems su sunkia liga

Jaunas Lietuvos biofizikas dr. Vitalijus Karabanovas prisijungė prie pasaulio mokslininkų pajėgų, ieškančių naujų ginklų kovoti su klastinga liga – vėžiu. Onkologijos instituto mokslininkas žingsnis po žingsnio skverbdamasis į mokslo dar menkai pažintą nanodalelių pasaulį tikisi rasti efektyvų būdą, kuris leistų kuo anksčiau nustatyti šią ligą.

Perspektyvų V.Karabanovo mokslo darbą – dvejų metų podoktorantūros stažuotę „Specializuotų nanodarinių kūrimas ir charakterizavimas ankstyvai navikų diagnostikai“ – finansavo Europos Sąjungos struktūrinių fondų Žmogiškųjų išteklių plėtros veiksmų programa.

Nusiųsti vaistus ten, kur reikia

Vienas svarbiausių onkologijos uždavinių – rasti būdus, kaip kuo anksčiau diagnozuoti vėžį ir sukurti vaistus, kurie veiktų tik pažeistą organą. Šiuo metu naudojami vaistai ir jonizuojančioji spinduliuotė navikams švitinti nėra pakankamai selektyvūs – gydant pažeidžiami ir sveiki audiniai. V.Karabanovas savo tyrimais siekia sukurti tokias nanodalelių sistemas – platformas, kurios labai tiksliai transportuotų vaistus į ligos paveiktą audinio vietą. Nanotechnologijos – naujas mokslo žodis, teikiantis daug vilčių medicinai.

Dauguma medžiagų sugeria ir atspindi šviesą. „Sveikas ir navikinis audiniai pasižymi skirtinga fluorescencija, – pasakoja biofizikas. – Pasinaudodami šia savybe gana anksti galime nustatyti audinio pakitimus. Kadangi šis švytėjimo skirtumas prastai matomas, ieškoma būdų, kaip jį paryškinti. Į pažeistą audinį leidžiami fotovaistai koncentruojasi vėžio pažeistose vietose, kurios apšviestos lazeriu ima švytėti, išduodamos naviką.“

Tačiau šie vaistai yra žalingi, jų sankaupos matomos labai trumpai ir negarantuoja labai ryškaus kontrasto tarp sveiko ir navikinio audinio. Taip pat jie nepakankamai selektyvūs, pvz., suleidus vaistų, kurie turėtų nusėsti kepenyse, nemažai jų išsisklaido ir po kitus organus juos pažeisdami.

Suranda tikslų ligos adresą

Anot V.Karabanovo, vienas fotovaistų trūkumų – prie jų negalima prikabinti biologiškai aktyvios molekulės, kuri atpažintų navikinius audinius ir juos nuspalvintų. „Jei prikabiname tokią molekulę, arba vaistai praranda savo optines savybes, arba pati molekulė praranda savo gebėjimus“, – pasakoja biofizikas. Jis nusprendė eiti kitu keliu: į navikines ląsteles siųsti nanodaleles, kurios galėtų būti kaip vaistus pernešančios sistemos.

Nanodalelės turi daug pranašumų prieš fotovaistus. Jas lengva modifikuoti ir jos kur kas fotostabilesnės, ilgiau išlaiko švytėjimą. Daugelio fotovaistų sukeltą navikinių audinių švytėjimą galima matyti vos keletą minučių, o nanodalelės audiniuose išlieka ilgą laiką, tad galima ne tik aptikti naviko pažeistas vietas, bet ir stebėti jų raidą. Taip pat į nanodalelių vidų galima įdėti chemoterapinius vaistus, kurie, deja, turi didelį šalutinį poveikį. Nusiuntus nanodaleles į ligos pažeistą audinio vietą ir pašvietus į ją lazerio spinduliu, šie pasiuntiniai vaistus išleidžia tik pažeistose, navikinėse ląstelėse.

Tam, kad nanodalelėmis pagrįstos vaistus transportuojančios platformos būtų pradėtos naudoti diagnostikai ir gydymui, reikia atlikti daug patikrinimų. Pirmiausia mėgintuvėlyje tiriamos dalelių fizikinės ir cheminės savybės, vėliau atliekami tyrimai ląstelėse ir galiausiai klinikiniai tyrimai – aiškinamasi, koks tokio gydymo poveikis eksperimentiniams gyvūnams ir žmonėms.

„Mano projektas apėmė du pirmuosius etapus, – sako V.Karabanovas. – Tai ilgas procesas, nes nuolat susiduri su netikėtumais: arba hipotezės nepasitvirtina, arba atvirkščiai – eksperimento rezultatai pasiūlo naujų idėjų. Taigi vis turi sustoti ir grįžti į ankstesnį tyrimų etapą.“

Nauja atpažinimo koncepcija

Nanodalelių tyrimai ir nanotechnologijos – gana naujas ir perspektyvus dalykas. Pavyzdžiui, JAV yra suplanavusi sukurti vaistus, pernešančius selektyvias nanodalelių sistemas, ir pradėti juos naudoti diagnostikai bei gydymui iki 2020 m.

V.Karabanovas nanodalelių tyrimais susidomėjo prieš septynerius metus, įstojęs į doktorantūrą Vilniaus universiteto Fizikos fakultete. Tai buvo tik nanodalelių tyrimų pradžia, tad jaunas mokslininkas, padedamas savo mokslinio vadovo prof. Ričardo Rotomskio, rašė projektus, ieškojo finansavimo šaltinių įrangai ir medžiagoms įsigyti.

Netrukus nanodalelėmis susidomėjo Lietuvos chemikai, onkologai ir biochemikai. „Dabar kolegos biochemikai iš Biochemijos instituto turi ne tik gerą įdirbį ląstelių biologijos ir biochemijos srityse, bet ir nemažai įrangos, kurios nėra Onkologijos institute, – sako biofizikas. – Todėl savo stažuotę atlikau pas juos. Daug sužinojau apie nanodalelių patekimo į sveikas ir vėžines ląsteles mechanizmus, jų judėjimą iš biocheminės pusės. Savo ruožtu kolegoms galėjau patarti dėl matavimų ir kitų fizikinių dalykų.“

V.Karabanovas su kolegomis pritaikė naują navikinių ląstelių atpažinimo koncepciją. Nanodalelės buvo padengtos navikinių ląstelių augimą stimuliuojančiais baltymais-augimo faktoriais, kurie po specialaus apdorojimo sąveikavo su ląstelės paviršiuje esančiais baltymais-receptoriais, bet negalėjo jų aktyvinti. Kadangi daugumą navikinių ląstelių išskiria augimo faktorius – nekontroliuojamas ląstelių dalijimasis, tokia navikinių ląstelių atpažinimo koncepcija ateityje galės būti taikoma daugumai navikų.

Lietuvos mokslo tarybos įgyvendinamam projektui „Podoktorantūros stažuočių įgyvendinimas Lietuvoje“ 2009–2013 m. skirta daugiau nei 17,6 mln. litų Europos Sąjungos struktūrinių fondų ir Lietuvos biudžeto lėšų.

Užs.Nr. 11-010-VP