یکی از چالش های اساسی در ایجاد درمانهای موثر و هدفمند سرطان، ناهمگنی سلولهای سرطانی است. این تنوع، شناسایی، پاسخ دادن و مبارزه فعال با تومورها را برای سیستم ایمنی بدن دشوار می کند. با این حال، پیشرفت های جدید در فناوری نانو امکان تحویل “واکسن” شخصی سازی شده برای درمان سرطان را فراهم کرده است.

یک مطالعه جدید، استفاده از چارچوب های آلی فلزی در مقیاس نانو را برای تولید رادیکال های آزاد با استفاده از اشعه X در بافت تومور برای از بین بردن مستقیم سلول های سرطانی نشان می دهد. علاوه بر این، می توان از همین چارچوب ها برای رساندن مولکول های سیگنالینگ ایمنی معروف به PAMP برای فعال سازی پاسخ ایمنی در برابر سلول های توموری استفاده کرد.

با ترکیب این دو روش در یک “واکسن” که به راحتی قابل تجویز است، این فناوری جدید می تواند کلید درمان محلی و سیستمیک درمان سرطان های دشوار باشد.

در همکاری بین گروه Lin در گروه شیمی دانشگاه شیکاگو و آزمایشگاه Weichselbaum در دانشگاه پزشکی شیکاگو، تیم تحقیقاتی تخصص شیمی معدنی و زیست سرطان را برای حل مشکل چالش برانگیز هدف گذاری صحیح و فعال سازی یک سیستم ایمنی ذاتی پاسخ در برابر سرطان ترکیب کردند.

این کار از ویژگی های منحصر به فرد چارچوب های آلی فلز در مقیاس نانو یا nMOF استفاده می کند – ساختارهای در مقیاس نانو ساخته شده از واحدهای تکرار شونده در یک شبکه که توانایی نفوذ به تومورها را دارند.

این nMOF ها را می توان با اشعه X تحت تابش قرار داد و غلظت بالایی از رادیکال های آزاد اکسیژن تولید کرد، سلول های سرطانی را به طور مستقیم از بین برد و آنتی ژن ها و مولکول های التهابی تولید کرد که به سیستم ایمنی بدن کمک می کند سلول های سرطانی را شناسایی و پاکسازی کند، دقیقاً مانند واکسن.

در این مطالعه جدید، محققان رویکرد خود را حتی بیشتر تنظیم کردند. این بار، آنها نوع جدیدی از ساختار nMOF را ایجاد کردند که می تواند با داروهای معروف به الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن یا PAMP بارگذاری شود. اکنون، هنگامی که nMOF ها به تومورهای سرطانی اعمال شد، تابش بافت تأثیر دو چندانی داشت: این باعث nMOFs برای از بین بردن سلولهای سرطانی موضعی برای تولید آنتی ژن در برابر تومور شد و PAMP ها را آزاد کرد، سپس فعال سازی بسیار قوی تری از پاسخ ایمنی به آنتی ژن های تومور را تحریک کرد. این دو پانچ قادر به از بین بردن سلولهای سرطانی روده بزرگ و لوزالمعده با اثربخشی بالا است، حتی در مدلهای توموری که در برابر سایر روشهای ایمنی درمانی بسیار مقاوم هستند.

در آزمایش های بیشتر با موش ها، محققان مشاهده کردند که با استفاده از مهارکننده های ایست بازرسی می توانند اثرات nMOF را حتی به تومورهای دور گسترش دهند و امید جدیدی را برای درمان سرطان به صورت موضعی و سیستمی با این روش فراهم کنند.

دکتر ونبین لین، نویسنده ارشد، و جیمز فرانک استاد شیمی و محقق اصلی ایمونولوژی تومور در مرکز سرطان لودویگ در اوشیکاگو می گویند:  با گنجاندن تحویل PAMP با nMOF، این اولین باری است که می توانیم واقعاً پاسخ ایمنی به آنتی ژن ها را افزایش دهیم. این کاملا متفاوت از تمام مطالعات قبلی ما است، زیرا ما نشان داده ایم که nMOF ها به علاوه PAMP ها می توانند بر تمام جنبه های مورد نیاز برای فعال سازی سیستم ایمنی بدن تأثیر بگذارند. ما می توانیم از این فرمول نانو برای واکسیناسیون های شخصی سرطان استفاده کنیم که برای هر بیمار کارساز خواهد بود زیرا این استراتژی منوط به ناهمگنی که در بین بیماران مختلف مشاهده می کنیم نخواهد بود.

اثرات این درمان به حدی برجسته بود که محققان مشتاقند این فناوری را به آزمایشات بالینی برسانند، جایی که نسخه های دیگر فناوری nMOF در حال آزمایش هستند و تاکنون نتایج امیدوار کننده ای داشته اند.

رالف ویچسلباوم، MD، دانیل ک. لودویگ استاد برجسته خدمات پرتودرمانی و انکولوژی سلولی و رئیس گروه پرتودرمانی و انکولوژی سلولی در اوشیکاگو گفت: درخشش این سیستم دوچندان است. اول، می تواند با افزایش قدرت از بین بردن اشعه X، کنترل تومور موضعی را بهبود بخشد. دوم، گرچه علاقه به استفاده از اشعه برای تحریک پاسخ ایمنی برای مبارزه با سرطان وجود داشته است، اما دشوارتر از آن است که فکر می کردیم. در این حالت،nMOF ها می توانند سیستم ایمنی ذاتی و سازگار را فعال کنند، که این فناوری را برای درمان سرطان در کلینیک بسیار امیدوارکننده می کند.

لین گفت: در حال حاضر به مراحل بعدی نگاه می کنند، محققان در حال کار بر روی اصلاح این فناوری هستند. ما واقعاً در حال کار بر روی بزرگنمایی بهترین فرمولاسیون هستیم تا بتوانیم این آزمایشات را به صورت بالینی طی دو یا سه سال آینده یا حتی زودتر انجام دهیم.

این تیم اعتبار بین رشته ای و همکاری UChicago و دانشگاه Hyde Park دانشگاه پزشکی شیکاگو را برای ایجاد فضایی که شیمی و زیست شناسی سرطان برای تولید چنین درمان بالقوه امیدوار کننده و همچنین پشتیبانی از سرطان لودویگ دریافت کرده اند، اعتبار می دهند.

ویچلزباوم گفت: از زمان تصور این پروژه و تأمین بودجه آن تا شروع آزمایشات بالینی، جایی که ما قادر به آزمایش فناوری در آزمایشات بالینی هستیم و اطلاعات واقعی بیمار را بدست می آوریم، همه این کارها دقیقاً در UChicago انجام شده است. ما واقعاً از کشف چیزی در آزمایشگاه به آزمایش آن در کنار تخت می رویم