Οι επιστήμονες ετοιμάζουν μια νέα καινοτόμα θεραπεία για τον καρκίνο του εγκεφάλου, η οποία θα μπορεί να διαπερνά τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.

Ερευνητές στις ΗΠΑ, με επικεφαλής έναν Έλληνα επιστήμονα της διασποράς, αναπτύσσουν μια νέου τύπου θεραπεία για καρκίνους του εγκεφάλου, η οποία συνδυάζει νανοσωματίδια και εστιασμένους υπέρηχους, επιτρέποντας σε ισχυρά φάρμακα RNA να διαπεράσουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.

Η θεραπεία δοκιμάστηκε με επιτυχία σε πειραματόζωα (τρωκτικά), ανοίγοντας τον δρόμο για τη δοκιμή της σε ανθρώπους και αφήνοντας υποσχέσεις ότι μπορεί να αποτελέσει μελλοντικά μια νέα θεραπεία για τον καρκίνο του εγκεφάλου.

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον δρ Κώστα Αρβανίτη, επίκουρο καθηγητή στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Τζόρτζια στις ΗΠΑ, σε συνεργασία με τον δρ Τόμπι ΜακΝτόναλντ του νοσοκομειακού Πανεπιστημίου Έμορι της Ατλάντα, έκανε τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science Advances». Μέρος της μελέτης χρηματοδοτήθηκε από το Εθνικό Ινστιτούτο Βιοϊατρικής Απεικόνισης και Εμβιομηχανικής του Εθνικού Ινστιτούτου Υγείας και από το Εθνικό Ινστιτούτο για τον Καρκίνο των ΗΠΑ.

Το RNA διακόπτει γονίδια που οδηγούν στον καρκίνο

Το ριβονουκλεϊκό οξύ, το οποίο αποτελεί τη «ραχοκοκαλιά» των νέου τύπου εμβολίων που χρησιμοποιούνται κατά της νόσου Covid-19, θα μπορούσε, όπως δείχνει η νέα έρευνα, να χρησιμοποιηθεί και για τη θεραπεία εγκεφαλικών όγκων, οι οποίοι συχνά είναι ανθεκτικοί στη συνήθη χημειοθεραπεία και ακτινοθεραπεία. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένας τύπος RNA, που ονομάζεται μικροπαρεμβαλλόμενος RNA ή siRNA, αν συσκευαστεί σε ειδικά νανοσωματίδια και συνδυαστεί με την τεχνική του «εστιασμένου υπέρηχου με μικροφυσαλίδες», μπορεί να διακόψει την έκφραση ορισμένων γονιδίων που οδηγούν σε καρκίνο.

rna

Το RNA είναι ένα μόριο πολλαπλών χρήσεων που κυκλοφορεί στον ανθρώπινο οργανισμό. Οι διάφοροι τύποι RNA κάνουν πολλά πράγματα, από το να βοηθούν στην παραγωγή πρωτεϊνών έως το να ρυθμίζουν τη δραστηριότητα (ή την έκφραση) των γονιδίων. Η έρευνα σχετικά με τη χρήση του για τη θεραπεία ασθενειών και διαταραχών αυξάνεται πλέον ραγδαία, μεταξύ άλλων και στον τομέα του καρκίνου.

Ειδικότερα, το siRNA μπορεί να εμποδίσει την έκφραση γονιδίων που υποστηρίζουν την ανάπτυξη του καρκίνου. Το RNA είναι όμως εύθραυστο. Για να μπορέσει να επιβιώσει στον οργανισμό όση ώρα χρειάζεται προκειμένου να έχει αποτέλεσμα, πρέπει να συσκευαστεί σε κάποιου είδους μικροσκοπικό φορέα. Οι φορείς αυτοί βρίσκονται αντιμέτωποι με ένα εμπόδιο, καθώς είναι συνήθως πολύ μεγάλοι για να διαπεράσουν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό, έναν πυκνό φραγμό κυττάρων που εμποδίζει την είσοδο επιβλαβών υλικών από το αίμα στον εγκέφαλο.

Η στρατηγική των επιστημόνων και ο ρόλος του siRNA

Οι ερευνητές εφάρμοσαν μια διττή στρατηγική. Συσκεύασαν σε ειδικά νανοσωματίδια την ουσία siRNA, που μπορεί να διακόψει την έκφραση των γονιδίων που οδηγούν σε καρκίνο. Τα νανοσωματίδια σχεδιάστηκαν έτσι ώστε να προστατεύουν το siRNA κατά τη ροή του στο αίμα και να ενισχύουν την απορρόφησή του από τα καρκινικά κύτταρα.

Στη συνέχεια δοκίμασαν τη χρήση αυτής της μεθόδου με νανοσωματίδια σε ποντικούς, σε συνδυασμό με εστιασμένο υπέρηχο με μικροφυσαλίδες. Με την έγχυση ενός τύπου μικροσκοπικής αεριούχου φυσαλίδας, δέσμες υπερήχων χαμηλής έντασης που στοχεύουν στον αιματοεγκεφαλικό φραγμό του όγκου προκαλούν στις φυσαλίδες δυνατές δονήσεις. Οι δονήσεις «διαταράσσουν» ένα μέρος του αιματοεγκεφαλικού φραγμού τόσο όσο χρειάζεται, ώστε να μπορούν να διεισδύσουν τα νανοσωματίδια που φέρουν το siRNA και να φτάσουν έτσι στα καρκινικά κύτταρα.

Σε ποντικούς με εγκεφαλικούς όγκους, η ερευνητική ομάδα μέτρησε με τη χρήση των υπερήχων δεκαπλάσια αύξηση στην ποσότητα τόσο των siRNA όσο και των νανοσωματιδίων που διαπέρασαν τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Το siRNA που έφτασε στους όγκους εξακολουθούσε να είναι ενεργό και διέκοψε την έκφραση ενός στοχοποιημένου γονιδίου. Αντίστοιχα, οι ερευνητές κατέγραψαν αύξηση στη θανάτωση του αριθμού των καρκινικών κυττάρων κατά 16 φορές περισσότερο με τον συνδυασμό νανοσωματιδίων που φέρουν siRNA και υπερήχων, σε σύγκριση με τα νανοσωματίδια που φέρουν μόνο siRNA.

Οι δέσμες υπερήχων χαμηλής έντασης που χρησιμοποιήθηκαν βρίσκονταν εντός των καθορισμένων ορίων ασφαλείας. Ωστόσο, θα χρειαστεί περαιτέρω έρευνα για τη βελτίωση της θεραπείας, ώστε να βελτιστοποιηθούν οι επιδράσεις της και να επιβεβαιωθεί ότι η τεχνική δεν έχει αρνητικές συνέπειες στον εγκεφαλικό ιστό.

«Η τεχνολογία αυτή μπορεί να παράσχει αποτελεσματική θεραπεία με ελάχιστες ανεπιθύμητες ενέργειες, γεγονός συναρπαστικό» δήλωσε ο Κ. Αρβανίτης. «Τώρα προχωράμε στο επόμενο βήμα, να προσπαθήσουμε δηλαδή να προσδιορίσουμε εκείνα τα στοιχεία που λείπουν, ώστε η τεχνολογία να αρχίσει να εφαρμόζεται κλινικά».

Ο Κ. Αρβανίτης σπούδασε στο Τμήμα Μηχανικών Βιοϊατρικής του ΤΕΙ Αθηνών (σήμερα Πανεπιστήμιο Δυτικής Αττικής), έκανε μεταπτυχιακά στην Ιατρική Φυσική στο Πανεπιστήμιο Πατρών, πήρε το διδακτορικό του στο ίδιο πεδίο από το Πανεπιστημιακό Κολέγιο του Λονδίνου (UCL), υπήρξε μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης, ερευνητής στη βιοϊατρική μηχανική στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ και του νοσοκομείου Brigham and Women’s της Βοστόνης, ενώ από το 2016 είναι επίκουρος καθηγητής τόσο στη Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών του Georgia Institute of Technology όσο και στο Τμήμα Βιοϊατρικής Μηχανικής του Georgia Institute of Technology και του Πανεπιστημίου Emory στην Ατλάντα της Τζόρτζια.

Στη μελέτη συνεργάστηκε και μια άλλη Ελληνίδα, η μεταδιδακτορική ερευνήτρια Αναστασία Βελαλοπούλου.