تصميم جديد لتقنية النانو يوفر الأمل في تطعيم شخصي لعلاج السرطان – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

New nanotechology design provides hope for personalized vaccination for treating cancer
(بواسطة المركز الطبي بجامعة شيكاغو)

أحد التحديات الرئيسية في تطوير علاجات فعالة وموجهة للسرطان هو عدم تجانس الخلايا السرطانية نفسها. وهذا الاختلاف يجعل من الصعب على الجهاز المناعي التعرف على الأورام والاستجابة لها ومكافحتها بفعالية، ولكن التطورات الجديدة في تكنولوجيا النانو الآن تجعل من الممكن تقديم “تطعيمات” مستهدفة وشخصية لعلاج السرطان.

وتوضح دراسة جديدة، نُشِرت في 2 أكتوبر 2020 في مجلة تقدم العلوم (Science Advances)، استخدام الأطر العضوية المعدنية النانوية المشحونة لتوليد الجذور الحرة باستخدام الأشعة السينية داخل أنسجة الورم لقتل الخلايا السرطانية مباشرة. كما يمكن استخدام نفس الأطر لتوصيل جزيئات الإشارات المناعية المعروفة باسم الأنماط الجزيئية المرتبطة بمسببات الأمراض [١]  (Pathogen-associated molecular patterns – PAMPs) لتنشيط الاستجابة المناعية ضد الخلايا السرطانية. ومن خلال الجمع بين هذين النهجين في “تطعيم” واحد يمكن إدارته بسهولة، قد توفر هذه التقنية الجديدة المفتاح لتحسين العلاج المحلي والنظامي للسرطانات التي يصعب علاجها.

وفي تعاون بين مجموعة الدكتور وينبين لين (Lin Group) في قسم الكيمياء بجامعة شيكاغو ومختبر ويتشسيلباوم (Weichselbaum) في جامعة شيكاغو للطب، جمع فريق البحث بين الخبرة من الكيمياء غير العضوية وبيولوجيا السرطان لمعالجة المشكلة الصعبة المتمثلة في استهداف وتفعيل الاستجابة المناعية الفطرية بشكل صحيح ضد السرطان. واستفاد هذا العمل من الخصائص الفريدة للأطر العضوية المعدنية النانوية، أو (nMOFs) ، وهي هياكل نانوية المقياس مبنية من وحدات متكررة في تشكيل شبكي قادر على اختراق الأورام.

ويمكن تشعيع هذه الأطر المعدنية العضوية النانونية (nMOFs) بالأشعة السينية لتوليد تركيزات عالية من جذور الأكسجين الحرة، مما يؤدي إلى قتل الخلايا السرطانية مباشرةً وإنتاج مستضدات وجزيئات التهابية تساعد الجهاز المناعي على التعرف على الخلايا السرطانية والتخلص منها، مثل تطعيم. كما أن هيكلها الشبيه بالشبكة يجعل من الأطر المعدنية العضوية النانونية (nMOFs) ناقلات مثالية لتوصيل الأدوية المضادة للسرطان مباشرة إلى الأورام. ومع ذلك، كان من الصعب حتى الآن تنشيط الاستجابات المناعية الفطرية والتكيفية اللازمة للقضاء على الأورام السرطانية.

وفي هذه الدراسة الجديدة، صقل الباحثون نهجهم بشكل أكبر، وأنشأوا هذه المرة نوعًا جديدًا من بنية الأطر المعدنية العضوية النانونية (nMOFs) التي يمكن تحميلها بالعقاقير المعروفة باسم الأنماط الجزيئية المرتبطة بمسببات الأمراض، أو PAMPs. وعندما تم تطبيق الأطر المعدنية العضوية النانونية (nMOFs) على الأورام السرطانية، كان لتشعيع الأنسجة بالأشعة السينية تأثير مزدوج: فقد أدى إلى تحفيز الأطر المعدنية العضوية النانونية (nMOFs) لقتل الخلايا السرطانية المحلية لإنتاج مستضدات (antigen) ضد الورم وإطلاق الأنماط الجزيئية المرتبطة بمسببات الأمراض (PAMPs) ، مما أدى بعد ذلك إلى تنشيط الاستجابة المناعية أقوى بكثير من مستضدات الورم. وكانت هذه الضربة المزدوجة قادرة على قتل خلايا سرطان القولون والبنكرياس بكفاءة عالية، حتى في نماذج الأورام شديدة المقاومة لأنواع أخرى من العلاج المناعي.

وفي تجارب أخرى على الفئران، رأى الباحثون أن بإمكانهم توسيع تأثيرات الأطر المعدنية العضوية النانونية (nMOFs) حتى إلى الأورام البعيدة باستخدام مثبطات نقاط التفتيش، مما يوفر أملاً جديدًا لعلاج السرطان محليًا ونظاميًا باستخدام هذا النهج.

وقال كبير مؤلفي الدراسة الدكتور وينبين لين، أستاذ الكيمياء والباحث الرئيسي في علم مناعة الورم في مركز لودويغ للسرطان في جامعة شيكاغو: “من خلال تضمين توصيل الأنماط الجزيئية المرتبطة بمسببات الأمراض (PAMPs) مع الأطر المعدنية العضوية النانونية (nMOFs) ، كانت هذه هي المرة الأولى التي تمكنا فيها حقًا من تعزيز الاستجابة المناعية للمستضدات”. وأضاف “هذا يختلف تمامًا عن جميع دراساتنا السابقة لأننا أظهرنا أن الأطر المعدنية العضوية النانونية (nMOFs) بالإضافة إلى الأنماط الجزيئية المرتبطة بمسببات الأمراض (PAMPs) يمكن أن تؤثر على جميع الجوانب المطلوبة لتنشيط جهاز المناعة، كما يمكننا استخدام هذه الصيغة النانوية لتمكين التطعيمات الشخصية للسرطان التي ستعمل على أي مريض، لأن هذه الاستراتيجية لن تخضع لعدم التجانس الذي نراه بين المرضى المختلفين”.

وكانت تأثيرات العلاج واضحة لدرجة أن الباحثين حريصون على إدخال التكنولوجيا في التجارب السريرية ، حيث يتم بالفعل اختبار إصدارات أخرى من تقنية الأطر المعدنية العضوية النانونية (nMOFs) ، مع نتائج واعدة حتى الآن.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة الدكتور رالف ويتشسيلباوم (Ralph Weichselbaum) ، دكتوراه في الطب، أستاذ الخدمة المتميزة للإشعاع وعلم الأورام الخلوي ورئيس قسم الإشعاع وعلم الأورام الخلوي في جامعة شيكاغو: “تألق هذا النظام ذو شقين: أولاً، يمكن أن تحسن السيطرة على الورم المحلي عن طريق زيادة قوة القتل للأشعة السينية؛ وثانيًا، بينما كان هناك اهتمام باستخدام الإشعاع لتحفيز الاستجابة المناعية لمحاربة السرطان، فقد تبين أنه أصعب مما كنا نعتقد”. وأضاف: “في هذه الحالة، فإن الأطر المعدنية العضوية النانونية (nMOFs) قادرة على تنشيط أجهزة المناعة الفطرية والتكيفية، مما يجعل هذه التكنولوجيا واعدة جدًا لعلاج السرطان في العيادة”.

وبالنظر إلى الخطوات التالية بالفعل، يعمل المحققون على تحسين التكنولوجيا. وقال الدكتور لين: “نحن بصدد تحسين تصميم الأطر المعدنية العضوية النانونية (nMOFs) وتسليمه للأنماط الجزيئية المرتبطة بمسببات الأمراض (PAMPs) ، استعدادًا لاختباره على البشر”. وأضاف: “نحن نعمل حقًا على تكبير أفضل صياغة حتى نتمكن من إدخالها في التجارب السريرية، ونأمل أن تكون في العامين أو الثلاثة أعوام القادمة، أو حتى قبل ذلك”.

وينسب الفريق الفضل إلى طبيعة جامعة شيكاغو وحرم هايد بارك جامعة شيكاغو للطب، المتعددة التخصصات والمتعاونة، لإنشاء مساحة تتحد فيها الكيمياء وبيولوجيا السرطان لإنتاج مثل هذا العلاج المحتمل الواعد، بالإضافة إلى الدعم الذي تلقوه على طول الطريق من مركز لودويج لأبحاث السرطان.

وقال البروفيسور ويتشسيلباوم: “تم إنجاز هذا العمل هنا في جامعة شيكاغو من فكرة هذا المشروع وتمويله للبدء بالتجارب السريرية حيث يمكننا اختبار التكنولوجيا في التجارب السريرية والحصول على بيانات حقيقية عن المرضى”. وتابع: “نحن بالفعل ننتقل من اكتشاف شيء ما في المختبر إلى اختباره بجانب السرير”.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:

https://phys.org/news/2020-10-nanotechology-personalized-vaccination-cancer.html

استكشف أكثر:

Gut bacteria can penetrate tumors and aid cancer therapy, study suggests (https://medicalxpress.com/news/2020-03-gut-bacteria-penetrate-tumors-aid.html)

لمزيد من المعلومات:

“Nanoscale metal-organic frameworks for x-ray activated in situ cancer vaccination” Science Advances (2020). advances.sciencemag.org/lookup … .1126/sciadv.abb5223

الهوامش:

[١] يمكن الإشارة الى أن الأنماط الجزيئية المرتبط بمسببات الأمراض (Pathogen-associated molecular pattern PAMPs) على أنها عناصر جزيئية صغيرة محفوظة داخل فئة من الميكروبات، ويتم التعرف عليها من خلال مستقبلات تشبه الرسوم (Tool-like Receptors – TLRs) ومستقبلات التعرف على الأنماط (Pattern Recognition Receptors – PRRs) في كل من النباتات والحيوانات. ويمكن أن تكون مجموعة واسعة من أنواع مختلفة من الجزيئات بمثابة الأنماط الجزيئية المرتبطة بمسببات الأمراض  (PAMPs). ويكيبيديا