อนุภาคนาโน: สองหมัดน๊อคมะเร็ง

อนุภาคนาโนถูกใช้เพื่อผลลัพท์ของการนำส่งยาไปยังเซลล์มะเร็งที่ดีขึ้น

“อนุภาคส่งสัญญาณ” เข้าสู่เซลล์เนื้อร้ายแล้วกระตุ้นให้เลือดมาจับตัวกันซึ่งดึงดูด “อนุภาครับสัญญาณ” ที่เป็นอนุภาคที่ใช้เพื่อขนส่งยา ภาพโดย G. Carlson
“อนุภาคส่งสัญญาณ” เข้าสู่เซลล์เนื้อร้ายแล้วกระตุ้นให้เลือดมาจับตัวกันซึ่งดึงดูด “อนุภาครับสัญญาณ” ที่เป็นอนุภาคที่ใช้เพื่อขนส่งยา ภาพโดย G. Carlson

ด้วยการใช้ประโยชน์จากระบบจากจับตัวของเลือดในร่างกาย นักวิจัยได้ออกแบบอนุภาคนาโนที่สามารถค้นหาเซลล์เนื้อร้าย และหลังจากนั้นก็ส่งสัญญาณเรียกอนุภาคนาโนอีกชนิดหนึ่งเพื่อขนส่งยามาฆ่าเซลล์มะเร็งได้ถูกที่

Sangeeta Bhatia นักชีววิศวกรรม แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี่แมสซาซูเสตต์ และเพื่อนร่วมงานของเธอพบว่า เธอสามารถเพิ่มปริมาณยาที่ส่งไปยังเซลล์มะเร็งในหนูได้ถึง 40 เท่าเทียบกับกลุ่มควบคุม เมื่อใช้อนุภาคนาโนสองชนิดร่วมกัน ซึ่งเซลล์เนื้องอกในกลุ่มที่ใช้อนุภาคนาโนสองชนิดหยุดการเจริญเติบโตทันที ในขณะที่หนูกลุ่มที่ได้รับอนุภาคนาโนเพียงแค่หนึ่งชนิด เซลล์เนื้องอกก็ยังสามารถเจริญเติบโตได้ต่อไปได้

ทีมของ Bhatia ได้รับแรงบันดาลใจมาจากความสามารถของระบบการจับตัวเป็นลิ่มของเลือดเพื่อเพิ่มการตอบสนองที่มากขึ้นที่บริเวณที่ได้รับบาดเจ็บ การจับตัวเป็นลิ่มของเลือดเกิดจากปฏิกิริยาต่อเนื่องที่นำไปสู่โครงสร้างที่ประสานกันของโปรตีนที่ชื่อว่า ไฟบริน

ทีมนักวิจัยได้ออกแบบอนุภาคนาโนที่ได้อาศัยปฏิกิริยาต่อเนื่องของการจับตัวเป็นลิ่มของเลือด “เราใช้กระบวนการขยายสัญญาณโดยธรรมชาติของร่างกายเพื่อที่จะให้ยาตรงไปสู่เป้าหมายได้มากขึ้น” Bhahia กล่าว ซึ่งงานวิจัยชี้นนี้ได้ตีพิมพ์ในนิตยสาร Nature material [1]

แบ่งหน้าที่กันทำ

ณ ขณะนี้ มีการใช้อนุภาคนาโนเพื่อขนส่งยาและจำเพาะต่อเป้าหมายหลายประเภท ซึ่งอยู่ในการทดลองทางคลีนิคอยู่อีกหลายชนิด โดยที่อนุภาคเหล่านี้บางชนิด มีการใช้โมเลกุลหลายชนิดที่จำเพาะเจาะจงต่อตัวรับสัญญาณที่เซลล์เป้าหมายได้

แต่ว่าทีมของ Bhatia ได้ตัดสินใจที่จะแบ่งหน้าที่ของอนุภาคนาโนแต่ละชนิด โดยแบ่งเป็นอนุภาคนาโนที่ทำหน้าที่ไปค้นหาเซลล์เนื้อร้าย และอนุภาคนาโนที่ทำหน้าที่ขนส่งยา

อนุภาคนาโนที่ใช้เพื่อค้นหาเซลล์เนื้อร้าย เป็นแท่งทองคำนาโน ที่ถูกออกแบบมาเพื่อที่จะไปอุดรูที่ใหญ่ผิดปกติของเส้นเลือดที่ไปหล่อเลี้ยงเนื้อร้ายได้พอดี เมื่อมีแสงความถี่ใกล้อินฟาเรดส่องมาที่แท่งทองคำนาโนนี้ มันก็จะร้อนมากขึ้นจนเพียงพอที่จะทำลายเซลล์บริเวณนั้นได้ ซึ่งเมื่อเซลล์ถูกทำลาย จะเกิดกระตุ้นปฏิกิริยาการเกิดลิ่มเลือดเพื่อมาปิดที่บริเวณที่เสียหายนั้นๆ

หลังจากหมดปฏิกิริยาต่อเนื่องของการเกิดลิ่มเลือด เอ็มไซม์ชนิดหนึ่งที่ชื่อว่า Factor XIII cross-links fibrin ก็เริ่มที่จะเกิดปฏิกิริยาสร้างลิ่มเลือด ขณะเดียวกัน อนุภาคนาโนที่บรรจุยา ที่เรียกว่า อนุภาครับสัญญาณ ที่มีส่วนของโปรตีน Factor XIII บนผิวของมัน จะถูกดึงดูดจากกระบวนการเกิดลิ่มเลือดที่เกิดขึ้นบริเวณเซลล์เนื้อร้าย ซึ่งในที่สุดแล้ว ยา ที่บรรจุอยู่ในอนุภาครับสัญญาณ จะถูกนำส่งไปส่งให้บริเวณเนื้อร้าย โดยจากการทดลองพบว่าปริมาณยาที่ถูกนำไปส่งบริเวณเนื้อร้ายเพิ่มขึ้นมากกว่าวิธีเดิมได้ถึง 40 เท่า

วิธีนี้ดีขึ้นมากกว่าการใช้อนุภาคนาโนแบบอื่นๆ ที่เคยถูกนำเสนอมา ซึ่งโดยปกติแล้ว วิธีใช้อนุภาคนาโนชนิดอื่นๆ จะสามารถเพิ่มปริมาณยาที่นำส่งได้ประมาณ 2-7 เท่า Omid Farokhzad กล่าว “สิ่งที่ค้นพบใหม่ในที่นี้ก็คือ ระบบที่กระตุ้นให้ร่างกายสร้างสิ่งแวดล้อมที่ช่วยให้เกิดการสะสมของอนุภาคนาโน”

ความซับซ้อนของการเกิดลิ่มเลือด

“นี่เป็นการเดินที่มาถูกทางแล้ว” Farokhzad กล่าว “สำหรับเรื่องการคิดค้น แต่ว่ายังคงเหลืองานอีกมากมายสำหรับใช้ประโยชน์ของการค้นพบนี้ในระดับคลีนิค”

ความท้าทายแรกก็คือเราจะต้องมั่นใจว่าอนุภาคนาโน ได้ไปกระตุ้น และทำให้เกิดลิ่มเลือดเฉพาะบริเวณของเซลล์เนื้อร้ายที่เราต้องการเท่านั้น เพราะว่าโดยปกติแล้วผู้ป่วยที่เป็นโรงมะเร็งจะมีโอกาสที่จะเกิดลิ่มเลือดได้ในทุกๆ ส่วนในร่างกาย Anil Sood นักมะเร็งวิทยากล่าวว่า “ถ้าคุณต้องการที่จะกระตุ้นให้เลือดจับตัวเป็นก้อน คุณจะต้องจำเพาะจงเฉพาะบริเวณที่ต้องการเท่านั้น เพื่อที่จะไม่ก่อให้เกิดความเสียหายที่บริเวณอื่นๆ ของร่างกาย”

Bhatia สารภาพว่าระบบที่เธอเสนอนั้นเป็นระบบที่ค่อนข้างซับซ้อน โดยที่ทีมงานของเธอกำลังพัฒนางานนี้เพื่อให้ระบบมันง่ายขึ้น แต่ทว่า โรคมะเร็ง เป็นโรคที่ซับซ้อน Dan Peer นักเทคโนโลยีระดับนาโน กล่าวว่า “บางที่ผลลัพท์อาจจะไม่ง่ายอย่างที่คิดก็ได้”

ที่มา: http://www.nature.com/news/2011/110619/full/news.2011.374.html
อ้างอิง
[1] von Maltzahn, G. et al. Nature Materials advance online publication doi:10.1038/nmat3049 (2011).

ใส่ความเห็น

อีเมลของคุณจะไม่แสดงให้คนอื่นเห็น ช่องที่ต้องการถูกทำเครื่องหมาย *