Úspěšnost léčby rakoviny plic se značně liší podle typu rakoviny, stádia při diagnóze a celkového zdravotního stavu pacienta. Obecně platí, že rakovina plic má relativně nízkou úspěšnost léčby ve srovnání s některými jinými typy rakoviny, což bývá způsobeno tím, že je často diagnostikována v pokročilejších stádiích.
Nádory, které metastázují do plic, představují v oblasti léčby rakoviny velkou výzvu. Konvenční chemoterapie často nedosahuje dostatečné účinnosti, protože není schopna cíleně zasáhnout plicní tkáň a akumulovat se v dostatečně vysoké koncentraci, aby zničila nádory. Vědci proto hledají účinnější způsoby léčby.
Doručování léků pomocí mikrorobotů
Doktorand Zhengxing Li z University of California v San Diegu spolu s kolegy posledních pět let pracoval na vývoji biohybridních mikrorobotů. Tyto miniaturní objekty jsou vytvořené z kombinace biologických materiálů (v tomto případě řas) a syntetických komponent (železo-oxidových nanočástic). Dosavadní výsledky výzkumu popsal ve článku na webu The Conversation.
Díky svým malým rozměrům a magnetickým vlastnostem mohou být mikroroboti cíleně navigováni do specifických oblastí v těle, jako jsou plicní nádory. V kyselém prostředí typickém pro nádorové buňky pak mění tvar a uvolňují chemoterapeutické látky přímo v místě nádoru.
Tento přístup umožňuje cílenější a efektivnější léčbu rakoviny s menšími vedlejšími účinky než konvenční chemoterapie, která působí systémově na celé tělo. Navíc může být léčba přizpůsobena specifickým potřebám jednotlivých pacientů.
Mikroroboti z řas
Mikroroboti jsou vyrobeni z biologických materiálů, díky čemuž jsou mnohem kompatibilnější ve srovnání s tradičními syntetickými mikroroboty. To snižuje riziko toxicity a nežádoucích reakcí v lidském těle. Mají schopnost měnit tvar a snadno se pohybovat v různých prostředích. To jim umožňuje přístup do obtížně dosažitelných míst, jako jsou malé krevní cévy nebo specifické tkáně.
Řasy se dokážou samostatně pohybovat pomocí vláskovitých bičíků zvaných flagella, které jim umožňují pohybovat se orgány, jako jsou plíce. Ve srovnání s jinými mikroorganismy jsou méně toxické a jejich produkce je levnější a jednodušší.
Biohybridní mikrorobot, označovaný jako algae-NP(DOX)-robot, kombinuje mikroskopické živé zelené řasy Chlamydomonas reinhardtii běžně používané ve farmaceutickém průmyslu, s nanočásticemi potaženými membránami z červených krvinek. Membrány fungují jako přirozená „kamufláž“, která zvyšuje kompatibilitu mikrorobota a chrání ho před útokem imunitního systému pacienta.
Úspěšné testy na myších
Vědci úspěšně otestovali mikroroboty na myších s plicními metastázami. Podáním mikrorobotů skrze průdušnici byli schopni dopravit lék přímo do plic a minimalizovat vedlejší účinky na ostatní orgány. Jakmile se mikroroboti dostali do plic, mohli plavat a distribuovat lék po celé plicní tkáni. Zároveň se dokázali vyhnout zničení imunitními buňkami v plicích, což umožnilo postupné uvolňování léku.
Díky své pohyblivosti a schopnosti cílené distribuce se biohybridní mikroroboti koncentrovali v postižené plicní tkáni ve vyšších množstvích a zůstávali tam delší dobu než běžné léky nebo statické nanočástice. Výsledky byly velice pozitivní: myši léčené mikroroboty na bázi řas zaznamenaly zvýšení mediánu přežití o 40 % – ze 27 na 37 dní.
Nadějná budoucnost
Výzkum tak ukázal, že biohybridní mikroroboti představují účinný přístup k doručování léků do plic pro léčbu plicních onemocnění. Nyní se vědci hodlají zaměřit na léčbu dalších náročných plicních onemocnění, jako jsou cystická fibróza a idiopatická plicní fibróza.
I když bude ještě nějakou dobu trvat, než se biohybridní mikroroboti objeví v klinické praxi, kombinace živých řas s nanočásticemi potaženými buněčnými membránami může položit základy pro bioinženýrské léčby rakoviny a dalších onemocnění.
Výsledky dosavadního vědeckého bádání byly publikovány 12. června v odborném časopise Science Advances. Tento časopis se zaměřuje na publikaci recenzovaných vědeckých článků z různých oborů a pokrývá široké spektrum vědeckých oblastí, včetně biologie, chemie, fyziky, medicíny, inženýrství a dalších.