Zespół badaczek z Uniwersytetu Jagiellońskiego opracował nową metodę podawania leku stosowanego w terapiach nowotworu mózgu. Potencjalnie pozwala ona zwiększyć efektywność leczenia i poprawić komfort życia pacjentów. Nowe rozwiązanie umożliwia podawanie leku na dwa sposoby – bezpośrednio do mózgu podczas operacji resekcji guza, jak również w aerozolu poprzez jamę nosową chorego.
Opracowana metoda polega na miejscowym podawaniu temozolomidu (TMZ) – obecnie najczęściej stosowanego leku w chemioterapii złośliwego glejaka mózgu – za pomocą innowacyjnych platform biopolimerowych. Ze względu na swoje właściwości nośniki te spełniają kluczowe wymagania dla terapii onkologicznej:
Opracowane nośniki TMZ są wynikiem prac interdyscyplinarnego zespołu pod kierunkiem dr n. med. Eweliny Grzywny z Kliniki Neurochirurgii i Neurotraumatologii Szpitala Uniwersyteckiego w Krakowie.
Zależało nam na opracowaniu sposobu podawania TMZ bezpośrednio do mózgu zajętego przez nowotwór, tak by pominąć krążenie ogólnoustrojowe pacjentów. Jeśli uda się spełnić ten warunek, działanie TMZ będzie maksymalnie efektywne, a skutki uboczne jego użycia minimalne. Przez kilka lat pracowaliśmy nad uniwersalnymi systemami biopolimerowymi, które w przyszłości mogą być powszechnie wykorzystane przez środowisko medyczne jako nośnik leków. Na obecnym etapie badań mogę powiedzieć, że mamy obiecujące wyniki – relacjonuje dr Ewelina Grzywna.
Ominąć barierę krew-mózg
Standardowa chemioterapia z wykorzystaniem temozolomidu powoduje poważne skutki uboczne, wpływając negatywnie na komfort życia pacjentów. Powód? Silnie toksyczny lek podawany jest doustnie, lub rzadziej dożylnie, działa ogólnoustrojowo, czyli na cały organizm, a nie tylko na komórki nowotworowe.
Opracowane na UJ kompozycje pozwalają podawać TMZ nie tylko w trakcie operacji usuwania guza (bezpośrednio, jako substancja wyścielająca miejsce po usuniętym guzie), ale także przez jamę nosową – w postaci aerozolu z użyciem atomizera.
Donosowa metoda podania TMZ jest małoinwazyjna. W tym przypadku lek, który powoli jest uwalniany z preparatu żelowego, przedostaje się do mózgu poprzez znajdujące się w jamie nosowej zakończenia nerwowe nerwów węchowego i trójdzielnego, nie przenikając w znacznych ilościach do krwiobiegu chorej osoby. Opracowany przez nas nośnik ma właściwości mukoadhezyjne, co oznacza, iż ulega on wolniejszej migracji z nosa do gardła wraz ze śluzem i przylega do śluzówki, przez co może dłużej działać – wyjaśnia współtwórczyni technologii dr hab. Joanna Lewandowska-Łańcucka z Wydziału Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Jak dodają badaczki, aplikowanie TMZ bezpośrednio do loży po usuniętym guzie, jak i drogą donosową, może zmienić dotychczasowe metody leczenia nowotworów mózgu. Na świecie nie ma jeszcze ani jednej dopuszczonej do stosowania medycznego formulacji tego leku. Dotychczas zespół przeprowadził szereg badań niezbędnych do tego, by opracowaną technologię wprowadzić do praktyki medycznej. W badaniach in vitro wykazano, że nowy nośnik uwalnia lek stopniowo i w sposób kontrolowany, co powoduje, że terapeutyk działa w dłuższym okresie, a to zwiększa jego skuteczność. Poza tym opracowana kompozycja do śródoperacyjnego podawania TMZ ma odpowiednio niskie parametry pęcznienia, co jest kluczowe w zastosowaniu miejscowym – preparat nie powoduje ucisku na tkankę (tzw. efektu masy) i powstawania miejscowego nadciśnienia.
Nasze badania pokazały, że TMZ, który jest stopniowo uwalniany z nośnika, w warunkach laboratoryjnych działa na komórki nowotworowe glejaka, hamując ich podział na poziomie 90%. Poza tym, opracowana przez nas kompozycja pomyślnie przeszła badania biokompatybilności w warunkach in vitro/ex vivo. Wiemy, że nośnik leku nie jest szkodliwy dla zdrowych komórek organizmu – zapewnia współtwórczyni technologii dr Alicja Hinz z Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Czym jest nowy nośnik TMZ?
Opracowana technologia to specjalny hydrożel uzyskiwany z połączenia metakrylowanych biopolimerów: żelatyny, chitozanu oraz kwasu hialuronowego. Są one sieciowane światłem UV w obecności fotoinicjatora. Opracowany tą metodą system może zawierać wbudowany w jego strukturę temozolomid (TMZ) – zarówno w formie wolnej, jak i zmodyfikowanej. Podany do organizmu preparat ulega powolnej biodegradacji, a zawarty w nim lek jest stopniowo uwalniany. Daje to istotne korzyści w porównaniu do ogólnoustrojowego podawania zwiększonych dawek TMZ. Toksyczny lek działa przede wszystkim w miejscu jego podania, a nie ogólnoustrojowo i dodatkowo okres jego działania ulega wydłużeniu.
Warto zaznaczyć, że użyte do zbudowania nośników komponenty, czyli chitozan i kwas hialuronowy korzystnie oddziałują na organizm człowieka. Chitozan wykazuje działania przeciwzapalne, przeciwbakteryjne i przeciwkrwotoczne, a kwas hialuronowy jako żelowa matryca międzykomórkowa wspomaga gojenie ran i również wykazuje działanie przeciwzapalne.
MK, źródło: UJ