Průkopníkem nanotechnologií se stal Richard Phillips Feynman, charismatický teoretický fyzik a vynikající popularizátor vědy. Jeho vizionářská přednáška There’s plenty of room at the bottom z roku 1959 představila revoluční myšlenku cíleného kontrolování atomů a částic, což tehdy působilo jako sci-fi. Práce v oblasti kvantové elektrodynamiky mu vynesla Nobelovu cenu a jeho schopnost představit složité koncepty veřejnosti získala uznání i od osobností, jako je Bill Gates, který ho označil za „nejlepšího učitele, kterého neměl“.
V následujících desetiletích se Feynmanova vize postupně stávala realitou. Počítače, které dříve zabíraly celou místnost, se minimalizovaly do podoby notebooků, nové metody mikroskopie umožnily studium nanoobjektů a od začátku 90. let se úspěšně experimentuje s nanomateriály. Samotný termín „nanotechnologie“ pro tento nový revoluční obor zavedl japonský vědec Norio Tamaguči v roce 1974.
Nanotechnologie dnes umožňuje vytvářet přípravky a vyvíjet terapeutické metody, které přesně zamíří na konkrétní buňky nebo tkáně. Nanočástice se využívají například pro doručování chemoterapeutik. Nádorové mikroprostředí, spojené s vyšší permeabilitou cév tumoru a poruchami lymfatického oběhu, totiž podporuje akumulaci nanočástic v tumoru. Léčivo se uvolní až ve styku s nádorovou buňkou, čímž je nemoc léčena šetrně a bez nežádoucích účinků, typických pro běžnou chemoterapii.
Nanoterapeutika tak nepochybně představují jednu z nejnovějších a nejslibnějších oblastí v lékařském výzkumu, která může výrazně zlepšit léčbu a prognózu mnoha pacientů.
Přenos této technologie do klinické praxe však zatím nenaplňuje očekávání. Nanoléčiva nefungují u všech nemocných stejně, což není překvapivé. Podobně jako při zavádění cílené nebo biologické terapie heterogenních nádorů, i zde se setkáváme s variabilitou v odpovědi jednotlivých pacientů. „Vyhubíte nádorové buňky, které byly jasným cílem, ale selektujete ty, které uniknou a dále rostou, protože nemají ty samé cílové struktury a/nebo došlo k vyčerpání efektorů,“ zdůrazňuje onkolog prof. MUDr. Jan Žaloudík, CSc.
Celkem 12 týmů z různých zemí, včetně vědců z Ústavu makromolekulární chemie AV ČR (ÚMCh), se zaměřilo na výzkum účinnosti pokročilých forem nanoléčiv u pacientů. Výsledky této studie byly zveřejněny v prestižním časopisu Nature Biomedical Engineering.
Vědci identifikovali 23 nádorových markerů a pomocí strojového učení je porovnali s akumulací nanoléčiv v různých nádorových modelech. Pro studii byly vybrány 2 nejběžnější typy nanosystémů pro léčbu malignit. Na základě pečlivé analýzy byl výběr zúžen na 6 parametrů, které korelovaly s distribucí nanosystémů v nádorové tkáni. Dohromady 5 z nich se týkalo výstelky krevních cév v nádorové tkáni a jeden množství makrofágů v nádorovém prostředí.
„Naším úkolem bylo připravit jeden z modelových nanosystémů použitých ve studii. Musel splňovat několik podmínek: Nesměl vyvolávat nežádoucí účinky a musel se účinně akumulovat v tkáni sledovaných nádorů," popisuje vedoucí oddělení biolékařských polymerů ÚMCh AV ČR RNDr. Tomáš Etrych, DSc., který se na studii podílel.
Připravený polymerní systém byl označen značkou, aby ho bylo možné sledovat v těle laboratorních zvířat. „Prostřednictvím fluorescenční molekulární tomografie, nejmodernější metodě optického zobrazování spojené s počítačovou tomografií, jsme mohli detailně studovat akumulaci nanosystému v nádorových tkáních laboratorních zvířat,“ dodává doktor Etrych.
Výsledky uvedeného výzkumu mají potenciál k využití v rámci budoucích prospektivních studií. Cílem prezentované studie bylo stanovit robustní a přímočarý protokol pro stratifikaci pacientů v klinických hodnoceních onkologických nanoléčiv. Jako klíčové prediktivní faktory se ukázaly parametry související s cévním zásobením nádoru a makrofágy spojenými s tumorem. Na základě těchto dvou parametrů se podařilo definovat skórovací systém, který dobře korespondoval s akumulací lipozomálního doxorubicinu v nádorech experimentálního myšího modelu.
Výsledky tohoto výzkumu tak přispívají k identifikaci nových histopatologických biomarkerů nádorové tkáně, které pomohou identifikovat pacienty vhodné k zařazení do jednotlivých studijních větví. Tento krok by měl nakonec zvýšit pravděpodobnost klinického úspěchu vyvíjených nanoterapeutik.
(jas)
Zdroje:
1. May J. N., Moss J. I., Mueller F. et al. Histopathological biomarkers for predicting the tumour accumulation of nanomedicines. Nat Biomed Eng. 2024, doi: 10.1038/s41551-024-01197-4 [Epub ahead of print].
2. Vědci vyvinuli strategii, jak určit, zda bude nanoterapie účinná pro pacienta. Akademie věd ČR, 15. 4. 2024. Dostupné na: www.avcr.cz/cs/pro-media/tiskove-zpravy/Vedci-vyvinuli-strategii-jak-urcit-zda-bude-nanoterapie-ucinna-pro-pacienta
3. Treatment and therapy. National Cancer Institute, 2023 Sep 30. Dostupné na: www.cancer.gov/nano/cancer-nanotechnology/treatment
