باحثون يصممون علاجًا لحماية العظام أثناء علاج السرطان – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Researchers design treatment to protect bones during cancer therapy
 (Christin Senior – بقلم: كريستين سنيور) 

ملخص المقالة:

صمم علماء جامعة سنترال فلوريدا جزيئات نانوية من أكسيد السيريوم – إنزيم اصطناعي – يحمي عظام مرضى السرطان من التلف الناتج عن العلاج الإشعاعي. وأظهرت الجسيمات النانوية أيضًا قدرتها على تحسين تجديد العظام وتقليل فقدان خلايا الدم والمساعدة في قتل الخلايا السرطانية. ويتلقى ما يقرب من 50٪ من جميع مرضى السرطان العلاجَ الإشعاعي، ويتم شفاء حوالي 40٪ منهم، لكن حوالي 75٪ من المرضى يعانون من تلف العظام كأحد الآثار الجانبية.

( المقالة )

صمم مهندسا علوم المواد بجامعة سنترال فلوريدا، البروفيسور ميلاني كواثوب والبروفيسور سوديبتا سيل، جزيئات نانوية من أكسيد السيريوم – إنزيم اصطناعي – يحمي العظام من التلف الناتج عن الإشعاع. وأظهرت الجسيمات النانوية أيضًا قدرتها على تحسين تجديد العظام وتقليل فقدان خلايا الدم والمساعدة في قتل الخلايا السرطانية. ونُشرت دراستهم، بالتعاون مع جامعة أوكلاند وجامعة نورث كارولينا إيه أند تي وجامعة شيفيلد وجامعة هدرسفيلد في المملكة المتحدة، في مجلة “المواد النشطة بيولوجيًا” (Bioactive Materials).

يتلقى ما يقرب من 50٪ من جميع مرضى السرطان العلاج الإشعاعي – وهو علاج يستخدم جزيئات مشحونة كهربائيًا لقتل الخلايا السرطانية. ويتم شفاء حوالي 40٪ من المرضى بهذا العلاج. ومع ذلك، فإن تلف العظام هو أحد الآثار الجانبية، حيث يؤثر على حوالي 75٪ من المرضى الذين يتلقون العلاج الإشعاعي.

وتقول البروفيسور كواثوب، مديرة تجمع باي ايونيكس¹ (Biionix) لأعضاء هيئة التدريس في جامعة سنترال فلوريدا: “نظرًا لارتفاع نسبة الكالسيوم فيها، تمتص العظام إشعاعًا بنسبة 30-40٪ أكثر من الأنسجة الأخرى، وبالتالي فهي موقع شائع للإصابة”. وتضيف: “يجعل الإشعاع العظم هشًا وسهل الكسر. وبسبب الضرر الناجم عن الإشعاع، يتعذر على العديد من الأشخاص إصلاح كسر العظام. وفي بعض الأشخاص، يؤدي هذا إلى بتر العظام لحل المضاعفات”.

وفي حين أن حزم العلاج الإشعاعي موجهة مباشرة إلى الورم، فإن الأنسجة السليمة المحيطة تتضرر أيضًا ويمكن أن تسبب العديد من المشكلات الصحية الإضافية للمرضى.

وتوضح البروفيسور كواثوب: “في الوقت الحالي، لا يوجد دواء أو علاج حقيقي لحماية الأنسجة السليمة من الضرر الناجم عن الإشعاع”. وتتابع: “هذه ليست مشكلة لمرضى السرطان الذين يخضعون للعلاج الإشعاعي فحسب، بل تطرح أيضًا مشاكل لرواد الفضاء واستكشاف الفضاء السحيق في المستقبل”.

والدفاع الطبيعي للجسم ضد الإشعاع هو مجموعة من الإنزيمات تسمى مضادات الأكسدة – ولكن هذا النظام الدفاعي يتغلب عليه بسهولة بالإشعاع ولا يمكنه بمفرده حماية الجسم من التلف. وقد صمم البروفيسور سيل، وهو متخصص رائد في تكنولوجيا النانو، الجسيمات النانوية لأكسيد السيريوم – أو “نانوسيريا” (nanoceria) – التي تحاكي نشاط مضادات الأكسدة هذه ولديها آلية دفاع أقوى في حماية الخلايا من تلف الحمض النووي.

ويقول البروفيسور سيل: “تعمل ‘نانوسيريا’ مع هيكل شبكي متجدد مصمم خصيصًا ومسؤول عن تدمير أنواع الأكسجين التفاعلية الضارة، وهي نتيجة ثانوية للعلاج الإشعاعي”.

ومن خلال العمل مع باحث ما بعد الدكتوراه فيي ويي، اختبرت البروفيسور كواثوب الإنزيم النانوي² (nanozyme) في النماذج الحية التي تتلقى العلاج الإشعاعي.

وتتحدث البروفيسور كواثوب عن نتائج الدراسة: “أظهرت دراستنا أن تعريض الفئران للإشعاع بمستويات مماثلة لتلك التي تُعطى لمرضى السرطان أدى إلى ضعف العظام وتلفها. ومع ذلك، عندما عالجنا الحيوانات بالأنزيم النانوي، قبل وأثناء ثلاث جرعات من الإشعاع على مدار ثلاثة أيام، وجدنا أن العظم لم يتضرر، ولديه قوة مماثلة للعظام السليمة”.

كما أظهرت الدراسة أن علاج الانزيم النانوي ساعد في قتل الخلايا السرطانية، ربما بسبب زيادة الحموضة، وحمايته من فقدان خلايا الدم البيضاء والحمراء التي تحدث عادة لدى مرضى السرطان. ويعني انخفاض عدد خلايا الدم البيضاء والحمراء أن المريض أكثر عرضة للإصابة بالعدوى الانتهازية وأقل قدرة على محاربة السرطان وأكثر إرهاقًا. وهناك اكتشاف آخر مثير للاهتمام هو أن الجسيمات النانوية عززت أيضًا قدرة الخلايا السليمة على إنتاج المزيد من مضادات الأكسدة، وتقليل الالتهاب (الذي يؤدي أيضًا إلى فقدان العظام) وتعزيز تكوين العظام.

وستسعى الأبحاث المستقبلية إلى تحديد الجرعة المناسبة وإعطاء الإنزيم النانوي واستكشاف المزيد حول كيفية مساعدته في قتل الخلايا السرطانية. كما سيركز الباحثون دراساتهم في سياق سرطان الثدي، حيث أن النساء أكثر عرضة لتلف العظام من الرجال.

وتقول البروفيسور كواثوب: “يعاني مرضى السرطان بالفعل من محاربة مرض واحد. لا ينبغي أن يقلقوا بشأن كسور العظام وتلف الأنسجة. لذلك نأمل أن يساعد هذا الاختراق العلمي الناجين على العودة إلى عيش حياة طبيعية وصحية”.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:

https://phys.org/news/2022-09-treatment-bones-cancer-therapy.html

لمزيد من المعلومات: فيي ويي وآخرون، A novel approach for the prevention of ionizing radiation-induced bone loss using a designer multifunctional cerium oxide nanozyme, Bioactive Materials (2022).  DOI: 10.1016/j.bioactmat.2022.09.011

الهوامش:

1. يتكون تجمع باي أيونكس (Biionix cluster) من أساتذة طموحين للغاية اجتمعوا من خلفيات متعددة التخصصات لإجراء أبحاث متطورة، بهدف نهائي هو دعم الصحة والرفاهية. يهدف التجمع إلى تطوير مواد وعمليات وواجهات مبتكرة للزرعات الطبية المتقدمة وتجديد الأنسجة والأطراف الاصطناعية وغيرها من المنتجات عالية التقنية المستقبلية (أجهزة الاستشعار وأنظمة توصيل الأدوية / الجينات واكتشاف الأدوية على سبيل المثال). مع بعض من أحدث التطورات في الطب التي تنطوي على التكنولوجيا التي تتفاعل مع وداخل الجسم، يعمل تجمع باي أيونكس بجامعة سنترال فلوريدا على جعل هذه الأجهزة أكثر ذكاءً من أي وقت مضى والتأكد من أن أجسامنا تقبل هذه التعزيزات بأمان. حاليًا، يعتمد 25 مليون مواطن أمريكي على جهاز قابل للزرع للحفاظ على الحياة. وقد سمح لنا التقدم في علوم المواد والطب والهندسة بدخول مرحلة جديدة في فهمنا واستخدامنا للمواد المزروعة. لم تعد هذه المواد بدائل خاملة، وتزايدت واجهات الزرع الجديدة مع الجسم بطريقة ديناميكية متعمدة. لا تزال هناك العديد من التحديات السريرية، وقد توفر الأجهزة الطبية الحيوية “الذكية” أو تقنيات هندسة الأنسجة الجديدة الحل لإحداث ثورة في تشخيص وعلاج الحالات التي تتراوح من هشاشة العظام إلى مرض الزهايمر، فضلاً عن المساهمة في الوقاية من المرض. المصدر: https://med.ucf.edu/biionix-cluster/
2. الإنزيمات النانوية هي عبارة عن مواد نانوية ذات خصائص ذاتية تشبه الإنزيم. يمكنها على وجه التحديد تحفيز ركائز الإنزيمات الطبيعية في ظل ظروف فسيولوجية بآلية تحفيزية وحركية مماثلة. بالمقارنة مع الإنزيمات الطبيعية، فإن الإنزيمات النانوية تظهر مزايا فريدة بما في ذلك النشاط التحفيزي العالي، والتكلفة المنخفضة، والاستقرار العالي، والإنتاج الضخم السهل، والنشاط القابل للضبط. بالإضافة إلى ذلك، كنوع جديد من الإنزيمات الاصطناعية، لا تتمتع الإنزيمات النانوية بالنشاط التحفيزي الشبيه بالإنزيم فحسب، بل تُظهر أيضًا الخصائص الفيزيائية والكيميائية الفريدة للمواد النانوية، مثل الخصائص الحرارية الضوئية، والمغناطيسية الفائقة، والتألق، وما إلى ذلك من خلال الجمع بين الخصائص الفيزيائية والكيميائية الفريدة والأنشطة التحفيزية الشبيهة بالإنزيم، تم تطوير الإنزيمات النانوية على نطاق واسع للكشف في المختبر ومراقبة الأمراض في الجسم الحي وعلاجها. المصدر: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fbioe.2020.00015/full