Specjalne gąbki umieszczone w żyłach w celu wchłonięcia nadmiaru leków onkologicznych mogą zapobiegać efektom ubocznym tych toksycznych środków stosowanych w chemioterapii – uważają naukowcy z Kalifornii.

Wielu pacjentów cierpiących na nowotwory poddawanych jest chemioterapii, której towarzyszy cały szereg bardzo nieprzyjemnych skutków ubocznych, takich jak wymioty, biegunka, utrata włosów i osłabiony układ odpornościowy. Środki wykorzystywane do chemioterapii są toksyczne. Zabijają komórki nowotworowe, ale także niszczą te zdrowe.

Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest bezpośrednie dostarczanie leków do guza za pomocą cewników. Ale nawet przy tak precyzyjnym leczeniu nadal ponad 50 procent toksycznych związków przedostaje się do krwiobiegu. Zapobiec temu może specjalna gąbka wszczepiana do żyły w pobliżu guza, która wchłania toksyczne środki, ale pozwala na swobodny przepływ krwi.

Gąbka to chłonna powłoka polimerowa z cylindrem wytwarzana przy pomocy technik druku 3D. Umożliwia to precyzyjne dopasowanie rozmiarów implantu do żyły danego pacjenta, przez którą przepływa krew z chorego narządu – np. wątroby w przypadku nowotworów wątroby. W założeniu urządzenie ma zaabsorbować nadmiar środków stosowanych w chemioterapii uniemożliwiając im rozprzestrzenianie się po reszcie organizmu.

Wyniki badań naukowców z University of California w Berkeley, University of California w San Francisco i University of North Carolina ukazały się w czasopiśmie „ACS Central Science”.

Prace nad implantem są jeszcze na bardzo wczesnym etapie i do tej pory gąbka testowana była tylko na świniach, ale testy przyniosły bardzo obiecujące wyniki. W eksperymentach naukowcy skupili się na nowotworze wątroby. – Rozwijamy urządzenie skupiając się na nowotworach wątroby, ponieważ jest to duże zagrożenie dla zdrowia publicznego. Każdego roku mamy dziesiątki tysięcy nowych przypadków. Już teraz leczymy raka wątroby za pomocą chemioterapii dotętniczej – powiedział Steven Hetts z University of California w San Francisco.

– Ale można użyć tego rodzaju podejścia do każdego guza lub jakiejkolwiek innej choroby, która jest ograniczona do konkretnego narządu. W ten sposób można usunąć lek zanim się on rozprzestrzeni i spowoduje działania niepożądane w innych miejscach. W ostatecznym rozrachunku chcielibyśmy wykorzystać tę technologię także w innych narządach do leczenia chociażby nowotworów nerek i guzów mózgu – zaznaczył.

– Chirurdzy po wprowadzeniu do krwiobiegu prowadnika umieszczają gąbkę zupełnie tak, jak ma to miejsce w przypadku wszczepienia stentu. Urządzenie jest pozostawione wewnątrz na czas chemioterapii – może przez kilka godzin – powiedział Nitash Balsara z University of California w Berkeley.

Hetts leczy nowotwory dostarczając chemioterapię bezpośrednio do guza. Dzięki takiemu podejściu można zastosować większą dawkę leku. Niemniej jednak, zazwyczaj więcej niż połowa dawki wstrzykniętej do organizmu ucieka z docelowego narządu. Kilka lat temu zaczął myśleć o filtrowaniu krwi wychodzącej z chorego organu w celu usunięcia nadmiaru chemii, tak aby znacznie mniej leku dotarło do organizmu jako całości.

Z kolei Balsara to inżynier i chemik specjalizujący się w polimerach jonowych do akumulatorów i ogniw paliwowych. To do niego skierował się Hetta w poszukiwaniu odpowiedniego absorbera, który można byłoby wprowadzić do organizmu. W 2016 roku znaleziono taki polimer, który skutecznie pochłania doksorubicynę stosowaną w chemioterapii.

– Absorber to standardowa koncepcja inżynierii chemicznej – powiedział Balsara. – Absorbery są stosowane w rafinacji ropy naftowej w celu usunięcia niepożądanych substancji chemicznych, takich jak siarka. Dosłownie, wyjęliśmy tę koncepcję z rafinacji ropy naftowej i zastosowaliśmy ją w chemioterapii. Jednak w całej naszej koncepcji bardzo ważne jest dopasowanie cylindra do żyły. Jeśli nie jest idealne, krew z rozpuszczonym lekiem przepłynie przez cylinder bez interakcji z absorbentem  – dodał.

W eksperymentach przedstawionych w „ACS Central Science” Hetts wszczepił urządzenie drukowane w technice 3D do żyły świni i zmierzył, ile wstrzykniętej doksorubicyny wchłonął implant. Okazało się, że gąbka usunęła 64 proc. leku u zdrowej świni.

Hetts przyznał, że kolejne testy na zwierzętach nie są następnym krokiem. Uczony chce warunkowego zatwierdzenia swojej terapii przez FDA do przeprowadzenia badań na ludziach. FDA (Food and Drug Administration – Agencja Żywności i Leków) zajmuje się kontrolą leków w USA. – Ponieważ jest to urządzenie tymczasowe, istnieje niższa poprzeczka pod względem wymagań, by gąbka została zatwierdzona przez FDA. Myślę, że ten rodzaj chemofiltru jest jedną z najkrótszych ścieżek dla pacjentów i o wiele bardziej realistyczne jest testowanie go u ludzi, którzy mają raka, a nie kontynuowanie testów na zwierzętach  – dodał.

Opracowane przez amerykańskich naukowców gąbki mogą być stosowane w wielu rodzajach nowotworów i wielu rodzajach leków stosowanych w chemioterapii. Potencjalnie mogłyby także być wykorzystane do stosowania innych niebezpiecznych leków, takich jak antybiotyki o dużej mocy, które są toksyczne dla nerek, ale wymagane do zabicia patogenu.

 

 

 

Źródło: University of California w Berkeley, DziennikNaukowy, , https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.8b00700