Gündem

Nanoteknoloji, bağışıklık anahtarını nasıl hareket ettirebilir?

0

Soyut bir sanatçının nanoteknoloji izlenimi.  Nanoparçacıkları temsil eden mavi altıgen şekiller bir düzende tekrarlanır

Nanoteknoloji, aşıyı yeniden keşfetmeye ve onu kanser ve birçok otoimmün hastalığı hedef almak için kullanmaya yardımcı oluyor.Kredi bilgileri: SAKKMESTERKE/SPL

İngiliz bilim adamı ve doktor Edward Jenner’ın sekiz yaşındaki bir çocuğa onu çiçek hastalığından korumak için başarıyla inek çiçeği aşısı yaptığı 1796’dan beri, aşılar hastalığı önlemek için önemli bir araç olmuştur. Çiçek hastalığından çocuk felcine, difteriden COVID-19’a kadar, aşılar bulaşıcı hastalıklardan diğer tüm tıbbi tedavilerden daha fazla ölümü önledi.

Ancak hastalığa karşı aşılama kavramı, bağışıklık sistemini bulaşıcı patojenlerle savaşmaya hazır hale getirmek için orijinal hedefin ötesine geçiyor. Nanoteknoloji, aşıları yeniden icat etmeye ve bunları kanserin yanı sıra multipl skleroz, tip 1 diyabet ve hatta gıda alerjileri dahil olmak üzere bir dizi otoimmün durumu hedef almak için kullanmaya yardımcı oluyor.

On yıl önce, kimya mühendisi Jeffrey Hubbell, kanser ilacı dağıtımı için nanomalzemelerle çalışırken, bu malzemelerin bağışıklık hücreleri içeren lenf düğümlerine süzülme eğiliminde olduğunu gördü. “Bunlar lenf düğümlerine akabilirse, lenf düğümlerinde neler olup bittiğini kontrol etmek için onları immünolojik olarak aktif olacak şekilde düzenleyebilmemiz gerektiğini düşündük. [the nodes]”diyor Chicago Üniversitesi Pritzker Makine Mühendisliği Okulu’ndan Hubbell.

Bu, ilaç dağıtımı için nanomalzemelerden immün ilaç dağıtımı veya nano immün mühendisliği için nanomalzemelere geçişi başlattı. Buradaki fikir, nanomalzemenin kendisinin immünolojik olarak aktif olmasıdır. Bir ilacı vücuttaki belirli bir hedefe ulaştırmak için tasarlanmış biyolojik olarak atıl nano ölçekli bir yapı kullanmak yerine, nanomateryal biyolojik olarak aktiftir ve taşıdığı yüke karşı bir bağışıklık tepkisini tetikleyecek şekilde tasarlanmıştır.

Örneğin, bir nanomalzeme, nanomalzemenin taşıdığı yüke karşı bağışıklık sistemini uyaran bir ‘iltihap önleyici’ molekül ile tasarlanabilir. Ancak bunun tersi de elde edilebilir: Bir nanomateryal, aşırı aktif bir bağışıklık sistemini, daha önce bir tehdit olarak yanıt verdiği bir şeyi iyi huylu olarak kabul etmek için ‘yeniden eğitmek’ için kullanılabilir. Bu ikinci yaklaşım, bağışıklık sisteminin sinir liflerini izole eden protein olan miyeline saldırdığı ve yok ettiği multipl skleroz gibi otoimmün hastalıklar için halihazırda araştırılmaktadır.

Bu durumda yük, miyeline benzeyen moleküllerdir. Ancak bu yükü taşımak için Hubbell ve meslektaşları, bir hücre parçalandığında ve öldüğünde kalanlar gibi zararsız hücresel enkaz yüzeyinde bulunan şeker türlerini içeren nanomalzemeler tasarladılar. Bu hücresel enkaz ‘tolerojenik’tir – bağışıklık sistemi tarafından bir bağışıklık tepkisi oluşturması gereken bir şeyden ziyade iyi huylu olarak kabul edilir.

“Yani bağışıklık sistemini yeniden eğitiyorsunuz, [the myelin] otomatik olarak saldırılacak bir şey değildir; Bunun yerine tolere edilmesi gereken bir şey olduğunu söyleyen Hubbell, tedavileri ‘ters aşılar’ olarak tanımlıyor. Baz nanomalzemenin kendisi, vücuttan kolayca temizlenebilen suda çözünür bir polimerdir. Fare çalışmalarında umut verici sonuçlar alındıktan sonra, şimdi insanlarda bir deneme yapılıyor.

Aynı yaklaşım, glütene karşı bir gıda alerjisi olması nedeniyle olağandışı olan çölyak hastalığı için de araştırılmaktadır, ancak aynı zamanda glütene maruz kalmanın bağışıklık sistemini bağırsak zarına saldırması için tetiklediği bir otoimmün hastalık. Yaklaşım, inek sütü ve yer fıstığı gibi diğer alerjileri tedavi etmek için de araştırılmaktadır.

Ters aşıların yardımcı olabileceği bir diğer zorluk, bağışıklık sisteminin pankreastaki insülin üreten adacık hücrelerini yok ettiği otoimmün bir durum olan tip 1 diyabettir. Bununla birlikte, bu daha büyük bir zorluktur, çünkü adacık hücrelerinin çoğu çocukluk ve ergenlik döneminde kaybolur, bu nedenle aşının etkili olması için hücreler kaybolmadan ve diyabet yerleşmeden önce verilmesi gerekir. Hubbell, “Bunlar daha karmaşık çünkü önleme denemeleri” diyor. “Düşünce şu ki, teknolojik platformu kanıtlayalım [in clinical trials] neredeyse hasta olan birini tedavi etmek yerine hasta olan birini tedavi edebileceğim ve onları iyileştirmeyi umduğum ve daha da kötüleşmesini önlemeyi umduğum bir yetişkin hastalığıyla.”

Hubbell, araştırma süresinin yaklaşık yarısını, kansere karşı bağışıklık tepkisini tetiklemek için kullanılabilecek aşıların yanı sıra sıtma gibi hastalıklara karşı daha geleneksel aşılar geliştirmeye ayırıyor.

Wenbin Lin, nanomalzemelerle de ilgilenen bir kimyagerdir, ancak odak noktası, tümörlerin içindeki bağışıklık tepkisini artırmak için nasıl kullanılabileceği üzerinedir. Alanı son on yılda kanser immünoterapisindeki ilerlemelerle açıldı: özellikle, bir tümörün vücudun ona karşı bağışıklık tepkisini baskılamasını engelleyen, kontrol noktası inhibitörleri adı verilen bir ilaç sınıfının ilkinin 2011’de piyasaya sürülmesi. Bu ilaçlar, melanom ve akciğer kanseri gibi vakalarda görünümü büyük ölçüde değiştirdi, ancak her hastada işe yaramıyorlar.

Chicago Üniversitesi Kimya Bölümü’nden Lin, nanomalzemelerin tümörün içindeki biyokimyayı değiştirerek onu kontrol noktası inhibitörlerine ve diğer kanser tedavilerine karşı daha savunmasız hale getirmeye yardımcı olabileceğine inanıyor.

Çalıştığı malzemeler nano ölçekli metal-organik çerçevelerdir: organik moleküller tarafından bağlanan metal iyonlarından oluşan bir kristal malzeme sınıfı. Ayrıca çok immünojeniktirler, yani bir yük gerektirmeden kendi başlarına bir bağışıklık tepkisini tetiklerler. Özellikle, metal iyonları radyasyonu emdiği için bunu X ışınlarına maruz kalmaya tepki olarak yaparlar.

Son birkaç yılda Lin ve meslektaşları, bu metal-organik parçacıklar bir tümöre enjekte edildiğinde ve daha sonra kanser radyoterapisinde kullanılanlar gibi X ışınlarına maruz bırakıldığında, bunların yalnızca hücre içindeki radyasyonun etkisini artırmadığını keşfettiler ama aynı zamanda bağışıklık hücrelerini de tümöre çeker (X. Duan) et al. J. Am. Kimya Soc. 138, 16686–16695; 2016).

Lin, kansere karşı bağışıklık tepkisinin önemli bir bileşeni olan T hücrelerinin aktivitesini baskılamasına atıfta bulunarak, “Tipik radyoterapinin immünolojik olarak sessiz, hatta biraz baskılayıcı olduğu düşünülüyor” diyor.

Metal-organik çerçeve nanomalzemelerle birleştirilmiş radyodinamik terapi, bu bağışıklık baskılanmasının üstesinden gelebilir ve böylece hem radyoterapinin hem de immünoterapi ilaçlarının etkilerini artırabilir. RiMO-301 adı verilen bir ilaç formundaki bu terapi, baş ve boyun kanseri veya prostat kanseri için radyoterapi alan hastalarda bir faz I klinik denemede test ediliyor.

Hubbell, nanomalzemelere dayalı immünoterapinin henüz emekleme aşamasında olduğunu ve zorluğun bir kısmının bileşikleri üretme uzmanlığına sahip şirketler bulmak olduğunu söylüyor. “Materyal bazlı terapötikler için protein terapötiklerinden daha az yerleşik bilgi var” diyor ve bunu gelişmiş bir endüstri olan antikor üretimiyle karşılaştırıyor.

Materyal bazlı terapötikler alanında daha fazla şirket ortaya çıktıkça ve nano immüno-mühendisliğe dayalı terapötiklerin potansiyeli klinik deneylerde gerçekleştirilmeye başladıkça, bu muhtemelen değişecektir.

“Fırsatlar hem bulaşıcı hastalıklarda bağışıklığı açmak hem de kanserde korunmak ve ardından otoimmünite ve alerjide bağışıklığı kapatmak” diyor. “Bence bu, birçok hastalık türüne taşınabilecek bir şey gösterecek.”

Profesör

Cennet kuşları karanlık bir sırrı ortaya koyuyor

Previous article

Makineler yeni malzemeleri ortaya çıkarmayı öğreniyor

Next article

You may also like

Comments

Comments are closed.

More in Gündem