Yeni Nanoteknoloji Tasarımı Kanser Tedavisinde Kişiselleştirilmiş Aşı için Umut Verici

Fotoğraf: İnsan lenfositinin elektron mikroskobu görüntüsü. Kredi: Dr. Triche National Cancer Institute

Etkili, hedefe yönelik kanser tedavilerinin geliştirilmesindeki en büyük zorluklardan biri kanser hücrelerinin heterojen olması durumudur. Bu çeşitlilik; bağışıklık sisteminin tümörlü hücreleri tanımasını, bu hücrelere yanıt vermesini ve aktif bir şekilde savaşmasını zorlaştırır. Ancak, nanoteknolojideki gelişmeler kanser tedavisinde hedeflenmiş ve kişiselleştirilmiş aşıları mümkün kılıyor.

Science Advances dergisinde 2 Ekim 2020’de yayınlanan yeni bir çalışma, tümörlü dokularda X ışınlarının kullanılması sonucunda serbest radikallerin oluşturulması için yüklü ve nano ölçekli metal-organik yapılarının kullanımını göstermektedir. Bu çalışma sayesinde kanser hücrelerinin doğrudan öldürülebileceği kanıtlanmıştır. Ayrıca, aynı yapılar tümörlü hücrelere karşı immün tepkisinin etkinleştirilmesi için PAMP’ler olarak bilinen immün sinyalleme moleküllerinin iletilmesinde de kullanılabilir. Bu iki yaklaşım kolay bir şekilde uygulanabilen tek bir “aşı” altında birleştirilmiş ve tedavisi zor olan kanserlerin lokal ve sistemik tedavisinde oldukça etkili olduğu gösterilmiştir.

Chicago Üniversitesi Kimya Bölümü’nden Lin Grubu’nun ve Chicago Üniversitesi Tıp Merkezi’ndeki Weichselbaum Laboratuvarı’nın iş birliği sonucunda oluşan araştırma ekibi, kansere karşı doğuştan gelen bir bağışıklık tepkisinin doğru bir şekilde hedeflenmesini ve harekete geçirilmesini sağlamak için inorganik kimya ve kanser biyolojisi alanlarındaki uzmanlıklarını birleştirdi. Bu çalışma, tümörlere sızma yeteneğine sahip örgü biçiminde tekrar eden birimlerden  oluşan nano ölçekli metal-organik yapılarının (nMOF) benzersiz özelliklerinden yararlandı.

Bu nMFO’lar; yüksek konsantrasyonlardaki serbest oksijen radikallerinin oluşturulabilmesi için X ışınları ile ışınlanabilir, kanser hücrelerini doğrudan öldürebilir ve bir aşı gibi bağışıklık sisteminin kanserli hücreleri tanımasını sağlayarak temizlenmesine yardımcı olan antijenleri ve inflamatuvar molekülleri üretebilir. Ayrıca, örgü benzeri yapıları nMOF’leri anti kanser ilaçlarının tümörlü hücrelere ulaştırılması konusunda ideal taşıyıcılar haline getirir.

Bu yeni çalışmada araştırmacılar yaklaşımlarını daha da iyi bir hale getirdiler. Bu defa, patojenle ilişkili moleküler modeller veya PAMP’ler olarak bilinen ilaçlarla yüklenebilecek yeni bir nMOF yapısı oluşturdular. nMOF’lerin tümörlü hücrelere uygulanmasıyla dokuların ışınlanması sonucunda çift etki görülmüştür: Tümöre karşı antijenlerin üretilerek lokal kanserli hücrelerin öldürebilmesi için nMOF’ler tetiklenmiştir ve PAMP’lerin serbest bırakılmasıyla bağışıklık tepkisinin çok daha güçlü bir varyasyonu uyarılmıştır. Bu iki yaklaşım, kolon ve pankreas kanserlerinde olduğu gibi immünoterapi türlerine oldukça dirençli olan kanserli hücreleri yüksek bir verimlilikle öldürebildi.

Araştırmacılar, farelerle yapılan diğer deneylerde kontrol inhibitörlerinin uygulanmasıyla nMOF’lerin etkilerini uzaktaki tümörlere bile genişletebileceklerini gördüler ve bu yaklaşım sayesinde kanserin hem lokal hem de sistemik olarak tedavi edilmesi konusunda yeni bir umut verdiler.

UChicago’daki Ludwig Kanser Merkezi’nin tümör immünolojisi alanındaki önemli yatırımcılarından Kimya Profesörü James Franck ve çalışmanın baş araştırmacılarından Dr. Wenbin Lin, “PAMP iletimini nMOF’lere dahil ederek antijenlere karşı bağışıklık tepkisini ilk kez gerçekleştirmiş olduk” dedi. “Bu çalışma önceki tüm çalışmalarımızdan oldukça farklıdır çünkü nMOF ve PAMP kombinasyonunun bağışıklık sisteminin harekete geçirilmesi için gerekli tüm yönleri etkileyebileceğini gösterdik. Bu nano yapıyı, herhangi bir hastanın üzerinde işe yarayabilecek kişiselleştirilmiş kanser aşılarının etkinleştirilmesi için kullanabiliriz. Bu strateji, farklı hastalar arasında gördüğümüz kanserli hücrelerin heterojenliğine bağlı olmayacak.”

Tedavinin etkileri o kadar belirgin ki, araştırmacılar şu anda bu yeni nMOF teknolojisinin başka versiyonlarının da test edildiğini ve şu ana kadar gerçekleştirilen klinik deneylerde umut verici bir gelişimin yaşandığını açıkladı.

Ludwig Radyasyon ve Hücre Onkolojisi Bölümü Başkanı ve ortak yazar Ordinaryüs Profesör Ralph R. Weichselbaum, MD “Bu sistemin önemi iki yönlüdür” dedi. “Birincisi, X ışınlarının öldürme gücünü artırarak lokal tümör kontrolünü iyileştirebilir. İkincisi, kanser tedavisinde bağışıklık sisteminin uyarılması konusunda radyasyon kullanımı her ne kadar zor olsa da nMOF’ler doğuştan gelen ve uyarlanabilir bağışıklık sistemlerini harekete geçirebilir. Bu da, bu teknolojiyi kanser tedavisi için umut verici kılmaktadır.”

Araştırmacılar şu anda bu teknolojinin daha da iyileştirilmesi için çalışıyor. Lin, “nMOF ve PAMP kombinasyonunu, insanlar üzerinde deneyebilmek için iyileştiriyoruz” dedi. “Gerçekten en iyi yapıya ulaşabilmek için çalışıyoruz. Umarım bu teknolojiyi önümüzdeki iki ila üç yıl içerisinde veya daha kısa bir sürede klinik deneylere de dahil edebiliriz.”

Weichselbaum, “Bu projenin tasarımından ve finanse edilmesinden, gerçek hasta verilerini alabildiğimiz klinik deneylere kadar yapılan tüm çalışmalar UChicago’da gerçekleştirildi” dedi. “Laboratuvarda keşfettiğimiz bir şeyi yatak başında test etmeye doğru gidiyoruz.”

Kaynak: phys.org