محدودیت‌های شناخت و درمان بیماری‌ها از میان می‌رود؛

سلول‌های سرطانی زیر چکمه نانو

ایران اکونومیست-با توجه به گسترش حوزه فناوری نانو در ابعاد مختلف زندگی بخصوص حوزه درمان و پزشکی، محققان دانشگاه کمبریج با کشف روشی جدید به کمک این فناوری توانستند سلول‌های سرطانی را مهار کنند.

کد خبر: ۳۲۶۷۶۱

تاریخ: ۲۴ مهر ۱۳۹۸ - ۱۳:۱۹

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری؛ در سال‌های اخیر پیشرفت‌های قابل توجهی در زمینه فناوری نانو بوجود آمده است. اولین کسی که این فناوری را به عنوان یک پژوهش ابتکاری که می‌تواند انقلابی در علم ایجاد کند، مطرح کرد، ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل فیزیک بود. وی در یکی از سخنرانی‌هایش در سال 1959، فرضیه‌ای ارائه داد که بر اساس آن ماشین‌های مولکولی به طرز باورنکردنی دارای قابلیت ساخت با دقت اتمی می‌باشند.

درمان بر پایه نانو بی شک یکی از حوزه‌های اصلی مورد نظر محققان در مطالعات فناوری نانو است، به این امید که علم نانو می‌تواند منجر به پیشرفت در مبارزه با بیماری‌های مختلفی مانند سرطان گردد. عليرغم پيشرفت‌هاي جدي در علم و فناوري سنتي پزشكي در عرض يك صد سال گذشته، اين حوزه با محدوديت‌هاي بسياري در شناخت و درمان بنيادي بيماري‌ها و در ابزار شناسایي آن‌ها روبرو بوده است. هدف فناوري نانو در پزشكي، ارائه امكانات آسيب شناسي و درمان آنها در مقياس‌هاي بنيادي، يعني ملكولي و يا حتي ريزملكولي است.

بیماری سرطان با علم نانو درمان می‌شود

در حالی که پرتودرمانی و شیمی درمانی از اوایل دهه ۱۹۰۰ تا به امروز توسعه و گسترش یافته‌اند و زندگی انسان‌های بی‌شماری را نجات داده اند، اما همچنان روش‌های ناخوشایند و تهاجمی برای بیماران هستند؛ بنابراین همچنان جستجو برای درمان‌های جدید و ایده آل در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و مراکز درمانی در سراسر جهان انجام می‌شود.

کاربرد فناوري نانو در پزشكي در ارتباط با شناسائي به موقع و مبارزه ريشه اي با بيماري سرطان، محور فعاليت‌هاي پژوهشي در سطح جهان را تشكيل مي دهد. به نقل از پژوهش دكتر هاشم رفيعي تبار استاد تمام گروه فیزیک و مهندسی پزشکی و یکی از پایه‌گذاران کمیته نانوتکنولوژی وزارت علوم، نانوفناوري مي تواند به پيدايش تغييرات بنيادي در نحوه برخورد با پديده سرطان و رويكردهاي مراقبت از آن كمك كند. برخي از علل اين فرضيه عبارتند از:

- غالب روندهاي زيستي، نظير روندهايي كه به سرطاني شدن سلول‌ها منجر مي شوند، در مقياس نانو شكل مي‌گيرند. براي پژوهشگران بيماري سرطان، توانایي دستيابي ادوات در مقياس نانو به درون سلول‌هاي زنده، امكان كسب دانش‌هاي بي‌مانندي را هم براي حوزه كلينكي و هم براي حوزه دانش‌هاي بنيادي فراهم مي آورد.

- توانایي تعامل همزمان، در مقياس‌هاي ملكولي، با تعدادي از پروتئين‌ها و اسيدهاي نوكلئيك، شناخت بهتري را از طرح‌هاي پيچيده نظم‌دهي و علامت‌دهي ناظر بر رفتار سلول‌ها در حالت‌هاي عادي و غيرعادي فراهم ميكند.

- نانوفناوري طرحي را ارائه مي دهد كه بتوان پژوهش بر روي ساختار و عملكرد پروتئين‌ها و شيوه فعاليت و تعامل آنها در داخل سلول‌ها را با ساير بررسي‌هاي ديگر علمي تلفيق نمود و از اين مجرا به علل بروز سرطان در سطح ملكولي پي برد.

- نانوادوات شناسایي و امكان تصويربرداري از تومورهاي سرطاني بسيار كوچك(در برگيرنده صدهزار سلول سرطاني شده) را فراهم مي آورند. اداوات فعلي از اين قدرت تشخيصي برخوردار نبوده و تومورهاي سرطاني كه با اين ادوات قابل شناسايی هستند، عموما بايد حامل چندين ميليارد سلول سرطاني بوده و در مراحل بحراني قرار داشته باشند.

با توجه به موارد فوق، پيش بيني شده است كه طي 5 سال آينده، نانوفناوري پيشرفت‌هاي چشمگيري در زمينه آشكارسازي زودرس، تصويربرداري ملكولي، ارزيابي از موثر بودن درمان، درمان هدفمند و چندمنظوره و جلوگيري و كنترل سرطان خواهد داشت. همچنین در آينده نزديك، ادوات مقياس نانو مي توانند امكان آشكارسازي زودرس سرطان و تحويل عوامل ضدسرطاني به تومورهاي كشف شده را بطور همزمان فراهم آورند. در حقيقت، ادوات مقياس نانو مي توانند فناوري تعيين كننده اي باشند كه امكان درمان‌هاي شخصي سرطان را فراهم كنند، يعني بيمار سرطاني آن داروهائي را دريافت كند كه دقيقا در ارتباط با ويژگي‌هاي ژنتيكي و ملكولي نوع مشخص سرطان وي ساخته شده‌اند.

در سال‌های اخیر، دانشمندان به دنبال روش‌های جدید درمان سرطان با استفاده از رابط‌های کوچک ریبونوکلئیک اسیدی (siRNA)، مولکول‌های دو رشته‌ای ضد سرطان، هستند.

با این حال، ثابت شده است که انتقال یک عامل ضد سرطان به سلول‌های ضدسرطانی به دلیل ناپایدار بودن siRNA‌ها باعث از بین رفتن دفاع سلول می‌شود و این یک چالش است. اما محققان و دانشمندان به خوبی از قدرت داروی ضد سرطان و توانایی آن در جلوگیری از بیان ژن‌های تحریک کننده سرطان آگاهند و تلاش می‌کنند تا راه حل‌هایی برای انتقال siRNA به سلول‌های سرطانی پیدا کنند.

تحقیقات دانشگاه کمبریج ممکن است راه‌های مورد نیاز برای غلبه بر چالش‌های موجود را پیدا کند. دکتر دیوید جیمنز از دپارتمان مهندسی شیمی و زیست فناوری کمبریج، به مطالعه رو به جلو برای استفاده از نانوذرات به منظور ایجاد فناوری‌های انتقال siRNA به سلول‌های سرطانی، معتقد است «این نانوذرات که به چهارچوب‌های آلی-فلزی (MOF) معروفند مشکل از بین رفتن عوامل ضد سرطانی پیش از رسیدن به سلول‌های سرطانی را رفع کرده است. این عوامل تنها یک بار در سلول‌های سرطانی تجزیه می‌شوند».

نانوذرات MOF ترکیبات سه بعدی هستند که توانایی مونتاژ بلوک‌های سازنده آلی و فلزی را دارند. با استفاده از سیستم‌های محاسباتی پیشرفته آزمایشگاهی، دکتر جیمنز و گروهش شبیه سازی‌هایی برای طراحی MOF‌ها انجام دادند که بطور ایده آل مولکول‌های siRNA را به سلول‌های سرطانی می‌برد و به محض رسیدن siRNA‌ها تجزیه می‌شوند.

علاوه براین نانوذرات MOF که گروه کمبریج طراحی کرده بودند می‌توانست موضوع دفاعی اندوزومال که راه siRNA را مسدود می‌کند را، حل کند. این مشکل رایج هنگامی که محققان در حال کاوش برای انتقال دارو هستند پیش می‌آید. زیرا سیستم دفاعی بدن هر عامل خارجی در سیستم را پس می‌زند. دکتر جیمنز و گروهش عناصر دیگری را به MOF اضافه کردند تا مطمئن شوند siRNA به هدف خود می‌رسد.

با بیش از ۸۴۰۰۰ ساختار MOF که در بانک اطلاعاتی کمبریج یافت می‌شود و ۱۰۰۰ ساختار جدید نیز هر ماه منتشر میشود؛ خواص منحصر به فرد آن‌ها می‌تواند برای هدف‌ها و وظایف خاصی بهبود بخشیده شود. با تکیه بر ظرفیت تاثیر بر سمیت و پایداری siRNA ها، دانشمندان قادرند تا در مورد عوارض جانبی که بالقوه مضرند کار کنند.

جیمنز می‌گوید: «یکی از سوالاتی که از ما پرسیده می‌شود درباره استفاده از چارچوب‌های آلی-فلزی است. زیرا فلزات ممکن است برای بدن مضر باشند.» علاوه بر پاسخ به این نگرانی ها، گروه معتقد است که سیستم به اندازه کافی تطبیق‌پذیر است تا بتواند چندین دارو را همزمان منتقل کند؛ بنابراین چیزی که گروه کمبریج به آن دست یافته، سکویی است که می‌تواند siRNA را به سلول‌های سرطانی برساند و جهشی بزرگ در درمان سرطان ایجاد کند.

امروزه کاربردهای فناوری نانو به نحوی گسترده شده است که تعامل آن با مولکول‌های زیستی منجر به ایجاد عرصه‌ای تازه بنام نانو پزشکی یا پزشکی توانمند به کمک فناوری نانو شده است؛ بنابراین نانو پزشکی به عنوان عرصه‌ای تازه در زمینه علم و فناوری نیاز دارد تا بهتر شناخته شده و مسائل مرتبط با آن مطرح شود.