A daganatos sejtek elpusztítása az egészséges szövetek károsítása nélkül továbbra is az onkológia egyik legnagyobb kihívása, ugyanakkor a Genfi Egyetem kutatói most olyan szintetikus DNS-szálakból felépülő rendszert mutattak be, amely példátlan pontossággal képes azonosítani a rákos sejteket, és kizárólag ott felszabadítani a hatóanyagot, ahol arra valóban szükség van.

Az eredményeket a Nature Biotechnology közölte, és a fejlesztés egy új, programozható gyógyszergeneráció irányába mutat, amely a szervezetben működő, önállóan reagáló mechanizmusként viselkedhet.

A célzott terápiák

A célzott terápiák az elmúlt években jelentősen átalakították a daganatkezelést, mivel a hatóanyagokat közvetlenül a tumorhoz juttatják, ezzel csökkentve a kemoterápiához kapcsolódó súlyos mellékhatásokat – írj a ScienceDaily.

Az egyik legsikeresebb megközelítés az úgynevezett antitest-gyógyszer konjugátumok alkalmazása, amelyek monoklonális antitestek segítségével szállítják a kezelést a rákos sejtekhez, ugyanakkor ezek a molekulák viszonylag nagy méretük miatt nehezebben hatolnak be a tumorszövetbe, és korlátozott mennyiségű hatóanyagot képesek hordozni.

Különálló DNS-komponensek

A svájci kutatócsoport ezért rövid DNS-szálakra épülő rendszert tervezett, amik jóval kisebbek az antitesteknél, így könnyebben mozognak a daganatszövetben, emellett több funkcionális egységet is képesek szállítani, ami növeli a terápiás hatékonyság lehetőségét.

A megoldás lényege, hogy különálló DNS-komponensek eltérő feladatokat látnak el, egyes szálak a daganatsejtek felszínén található markereket ismerik fel, míg egy másik egység a toxikus hatóanyagot hordozza.

A rendszer úgynevezett kétkulcsos mechanizmus alapján működik, vagyis csak akkor aktiválódik, ha egy sejten egyszerre két különböző daganatmarker is jelen van. Amennyiben ez teljesül, a DNS-elemek a megfelelő helyen összeállnak, majd egy láncreakció indul el, amely további DNS-struktúrák felépülését idézi elő, így növelve a célzottan leadott gyógyszermennyiséget. A folyamat a banki kétlépcsős azonosításhoz hasonlítható, mert ha az egyik jel hiányzik, a reakció nem indul el, és a hatóanyag inaktív marad.

Az eredmények beszédesek

Laboratóriumi kísérletekben a technológia sikeresen azonosította az adott felszíni fehérjekombinációval rendelkező daganatsejteket, miközben a közeli egészséges sejtek érintetlenek maradtak, ami a módszer nagyfokú szelektivitását bizonyítja. A kutatók azt is kimutatták, hogy a rendszer egyszerre többféle gyógyszer célba juttatására is alkalmas, ami különösen fontos lehet a terápiás rezisztencia megelőzésében vagy leküzdésében.

Nicolas Winssinger, a Genfi Egyetem Szerves Kémiai Tanszékének professzora és a tanulmány vezető szerzője szerint „ez fontos lépést jelenthet az orvoslás fejlődésében az önműködő gyógyszerrendszerek bevezetésével. Eddig a számítógépek és a mesterséges intelligencia segítettek új gyógyszerek tervezésében, az újdonság most az, hogy maga a gyógyszer képes egyszerű módon ‘számolni’ és intelligensen reagálni a biológiai jelekre.”

A technológia működése a számítástechnikából ismert logikai műveleteken alapul, mivel az „és” típusú logikai kapu molekuláris megfelelője biztosítja, hogy a kezelés kizárólag akkor lépjen működésbe, ha mindkét szükséges marker jelen van, ami rendkívül precíz célzást tesz lehetővé.

A kutatók a jövőben összetettebb logikai funkciók beépítését tervezik, ami olyan programozható gyógyszerekhez vezethet, amelyek képesek a szervezeten belül bonyolultabb döntéseket hozni, és a páciensek egyedi biológiai sajátosságaihoz igazodni.

Az elképzelések szerint ezek a rendszerek nem az orvosok szerepét váltanák ki, hanem a terápiák pontosságát és kontrollálhatóságát növelnék, miközben csökkenthetik a mellékhatásokat és új távlatokat nyithatnak a személyre szabott gyógyászatban. A kutatást a Svájci Nemzeti Tudományos Alap támogatta, és a NCCR Chemical Biology program korábbi eredményeire épült.