فریب دادن سد خونی-مغزی با قند؛ رویکردی نوین در درمان کشنده‌ترین سرطان مغز

به گزارش آذرنگارنده:

پژوهشگران دانشگاه ایالتی اورگان (OSU) موفق به توسعه یک استراتژی درمانی آزمایشی شده‌اند که می‌تواند اثربخشی درمان گلیوبلاستوما (Glioblastoma) – کشنده‌ترین نوع سرطان مغز – را به‌طور چشمگیری بهبود بخشد. در این روش، نانوذرات با پوششی از قند طراحی شده‌اند تا بتوانند از سد دفاعی سخت مغز عبور کرده و دارو را مستقیماً به تومور برسانند.

نتایج این مطالعه که در نشریه Journal of Controlled Release منتشر شده، نشان می‌دهد که این روش در مدل‌های حیوانی (موش‌ها) توانسته است طول عمر متوسط را تا ۵۰ درصد نسبت به گروه درمان‌نشده افزایش دهد.

بزرگ‌ترین مانع در درمان سرطان مغز: سد خونی-مغزی

گلیوبلاستوما یکی از تهاجمی‌ترین انواع سرطان است؛ نرخ بقای پنج‌ساله بیماران مبتلا به آن کمتر از ۵ درصد است و گزینه‌های درمانی بسیار محدودی برای آن وجود دارد. دلیل اصلی این ناکامی، سد خونی-مغزی (Blood-Brain Barrier یا BBB) است. این سد طبیعی از ورود تقریباً تمام داروهای شیمی‌درمانی به مغز جلوگیری می‌کند تا از بافت حساس سیستم عصبی محافظت کند. از طرفی، حتی معدود داروهایی که موفق به عبور از این سد می‌شوند، معمولاً نمی‌توانند به اندازه کافی در سلول‌های سرطانی تجمع یابند و به بافت‌های سالم مغز نیز آسیب می‌زنند.

پژوهشگران دانشگاه اورگان برای حل هم‌زمان این دو مشکل، نانوذرات لیپیدی (حامل‌های میکروسکوپی ساخته‌شده از چربی) طراحی کردند که حاوی مواد ژنتیکی درمانی هستند و سطح آن‌ها با قند پوشانده شده است.

پوشش قندی چگونه به عبور از سد خونی-مغزی کمک می‌کند؟

کلید اصلی این نوآوری، قندی به نام مانوز (Mannose) است که شباهت ساختاری زیادی به گلوکز (سوخت اصلی سلول‌های بدن) دارد. سلول‌های پوشاننده رگ‌های خونی مغز دارای ناقل خاصی به نام GLUT1 هستند که وظیفه اصلی آن انتقال گلوکز از خون به سیستم عصبی است، اما این ناقل توانایی شناسایی مانوز را نیز دارد.

چالش اصلی این بود که خون به‌طور طبیعی سرشار از گلوکز است و نانوذرات برای جلب توجه ناقل GLUT1 باید با حجم زیادی از گلوکز رقابت می‌کردند. پژوهشگران برای حل این مشکل، تراکم مانوز را روی سطح نانوذرات به‌شدت افزایش دادند.

پروفسور اوله تاراتولا (Oleh Taratula)، یکی از سرپرستان این پژوهش، توضیح می‌دهد:

«غلظت گلوکز در خون بسیار بالا است و نانوذرات ما باید برای متصل شدن به ناقل GLUT1 با آن رقابت می‌کردند. برای برنده شدن در این رقابت، نانوذرات به سطحی با تراکم بسیار بالایی از قند نیاز داشتند. نوآوری اصلی ما در همین‌جا است؛ ما با اتصال شیمیایی مانوز به کلسترول (که یکی از اجزای اصلی ساختار این نانوذرات است)، میزان پوشش قند را روی سطح نانوذرات تا ۶ برابر افزایش دادیم.»

هدف‌گیری مستقیم سلول‌های تومور

پس از عبور از سد خونی-مغزی، نانوذرات باید تومور را پیدا می‌کردند. ویژگی خود سلول‌های گلیوبلاستوما به این فرایند کمک کرد؛ سلول‌های این تومور از نظر متابولیکی بازبرنامه‌ریزی شده‌اند و برای رشد سریع خود به قند زیادی نیاز دارند. به همین دلیل، میزان بیان ناقل‌های GLUT1 در سلول‌های گلیوبلاستوما ۳ برابر بیشتر از بافت نرمال مغز است. این ویژگی باعث می‌شود نانوذرات پس از ورود به مغز، عمدتاً جذب سلول‌های سرطانی شوند.

بار درمانی درون این نانوذرات، پیام‌رسان RNA یا همان mRNA است. این دستورالعمل ژنتیکی به سلول‌های سرطانی فرمان می‌دهد تا پروتئینی به نام PTEN تولید کنند. پروتئین PTEN یک سرکوب‌کننده قوی تومور است که معمولاً در سلول‌های گلیوبلاستوما از کار می‌افتد. با بازگرداندن این پروتئین، تومور مجدداً تحت کنترل درآمده و رشد آن متوقف می‌شود.

همچنین پژوهشگران برای محافظت از آر‌ان‌ای پیام‌رسان در طول مسیر انتقال، از یک مشتق کلسترول کاتیونی استفاده کردند تا ماده ژنتیکی درون نانوذره تا زمان رسیدن به مقصد تخریب نشود. در طول دوره‌های مکرر تزریق این نانوذرات به موش‌ها، کوچک شدن تومور بدون بروز هیچ‌گونه سمیت یا آسیب در سایر اندام‌ها مشاهده شد.

گام بعدی و چشم‌انداز درمان

اگرچه نتایج این پژوهش بسیار امیدوارکننده است، اما باید توجه داشت که این مطالعه در مرحله پیش‌بالینی (آزمایش روی حیوانات) قرار دارد. بسیاری از درمان‌های سرطان که در موش‌ها موفقیت‌آمیز عمل می‌کنند، ممکن است در بدن انسان تأثیر متفاوتی داشته باشند. با این حال، این فناوری توانسته است دو مانع بسیار بزرگ یعنی عبور از سد خونی-مغزی و تحویل اختصاصی دارو به بافت سرطان را با موفقیت پشت سر بگذارد.

در ایالات متحده، سالانه حدود ۳.۱۹ نفر از هر ۱۰۰ هزار نفر به گلیوبلاستوما مبتلا می‌شوند. این بیماری در مردان شایع‌تر از زنان است و میانگین سن تشخیص آن ۶۴ سال است. با توجه به اینکه بیش از ۹۵ درصد بیماران ظرف ۵ سال پس از تشخیص جان خود را از دست می‌دهند، توسعه چنین روش‌های نوین انتقال دارو یکی از حیاتی‌ترین حوزه‌های پژوهش سرطان به شمار می‌رود.

نکات کلیدی خبر

• نانوذرات لیپیدی پوشش‌ داده‌شده با قند مانوز می‌توانند از سد خونی-مغزی عبور کنند.
• ناقل GLUT1 روی رگ‌های مغزی، قند مانوز را شناسایی کرده و نانوذرات را به داخل مغز منتقل می‌کند.
• سلول‌های تومور گلیوبلاستوما ۳ برابر بیشتر از سلول‌های عادی ناقل قند دارند، که باعث تجمع اختصاصی دارو در آن‌ها می‌شود.
• نانوذرات حاوی mRNA برای تولید مجدد پروتئین سرکوب‌کننده سرطان PTEN هستند.
• در آزمایش روی موش‌ها، این روش طول عمر متوسط را ۵۰ درصد افزایش داد و باعث کوچک شدن تومور بدون آسیب جانبی شد.