Μαρία Γαζούλη, Επικ Καθηγ Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ

Nano

Η νανοϊατρική αποτελεί εφαρμογή της νανοτεχνολογίας, και παρέχει καινοτόμες προσεγγίσεις σε όλους τους τομείς της υγείας από τη διάγνωση και την έγκαιρη ανίχνευση έως τη βελτίωση των χειρουργικών επεμβάσεων και των νέων θεραπευτικών στρατηγικών. Είναι ήδη μια πραγματικότητα με ολοκληρωμένα και σημαντικά οφέλη στους ασθενείς που πάσχουν από σύνθετες ασθένειες (συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου, των καρδιαγγειακών νοσημάτων, των νευροεκφυλιστικών και φλεγμονωδών νόσων). Η νανοϊατρική καταμετρά σήμερα 49 προϊόντα που είναι εμπορικά διαθέσιμα και 230 προϊόντα συνολικά (στην αγορά ή υπό κλινικές δοκιμές). Η νανοϊατρική χρησιμοποιεί τις ιδιότητες ενός υλικού ή ενός μορίου μεγέθους της τάξης της νανοκλίμακας 10- 9μ που διαφέρουν συχνά από φυσική, χημική ή βιολογική άποψη από τα ίδια υλικά σε μια μεγαλύτερη κλίμακα μεγέθους. Επιπρόσθετα, σε τόσο μικρό μέγεθος είναι και η κλίμακα μεγέθους πολλών βιολογικών μηχανισμών στο ανθρώπινο σώμα και έτσι επιτρέπεται στα νανοσωματίδια και στα νανοϋλικά να διασχίζουν τα φυσικά εμπόδια προκειμένου να προσεγγίσουν διάφορες περιοχές και να μεταφέρουν βιομόρια ή να αλληλεπιδράσουν με το DNA ή με μικρές πρωτεΐνες σε διαφορετικά επίπεδα, στο αίμα ή μέσα στα όργανα, τους ιστούς ή τα κύτταρα. Στη νανοκλίμακα, οι ιδιότητες της επιφάνειας των νανοσωματιδίων αποτελούν μια βασική παράμετρο: η επικάλυψη των νανοσωματιδίων με ειδικά μόρια και η ενεργοποίηση των επιφανειών τους είναι απαραίτητα για να αυξήσουν τη βιοσυμβατότητα τους και εξασφαλίσουν μια ιδιαίτερα εκλεκτική μεταφορά και αλληλεπίδραση με τον επιθυμητό στόχο. Με την εκμετάλλευση αυτών των ιδιοτήτων, τα νανοσωματίδια αποτελούν κατάλληλα μόρια για απεικόνιση επιτρέποντας πολύ υψηλή ευαισθησία στην ανάλυση και στην ακριβή χαρτογράφηση των τραυμάτων και των όγκων, ή για την ανάπτυξη φορέων χορήγησης φαρμάκων που βελτιώνουν τη στοχευμένη  θεραπεία και μειώνουν τις παρενέργειες. Μια επανάσταση στον τομέα της νανοϊατρικής σήμερα, είναι τα νανοσωματίδια με την εγγενή θεραπευτική ιδιότητα. Αυτά τα μόρια δεν είναι απλά φορείς για τη στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων, αλλά τα ίδια να νανοσωματίδια είναι το κύριο ενεργό στοιχείο και υπόσχονται νέους τρόπους θεραπευτικών προσεγγίσεων. Πιο συγκεκριμένα όσον αφορά τον καρκίνο η νανοϊατρική είναι ήδη μια πραγματικότητα που παρέχει ένα ευρύ φάσμα νέων εργαλείων και δυνατοτήτων, που συμβάλλουν στη βελτιωμένη απεικόνιση των όγκων, και την αποδοτικότερη και στοχευμένη θεραπεία σε σχέση με τις παραδοσιακές προσεγγίσεις που χρησιμοποιούνται σήμερα. Η Νανοϊατρική συμβάλλει σημαντικά στην έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου καθώς επιτρέπει πιο εύκολη και ειδική ανίχνευση των βιοδεικτών που χαρακτηρίζουν τα προ-καρκινικά και καρκινικά κύτταρα και συμβάλλει στην πιο έγκαιρη διάγνωση από ότι οι βιοψίες. Η έγκαιρη ανίχνευση του καρκίνου επιτρέπει πιο άμεσες και λιγότερο φορτικές θεραπείες, που αυξάνουν τις πιθανότητες της θεραπείας. Επιπρόσθετα, πολλές κατηγορίες νανοσωματιδίων έχουν την ικανότητα να μπορούν να προσδεθούν με οργανικά μόρια όπως DNA και πρωτεΐνες, δημιουργώντας ένα φάσμα βιολογικά συμβατών βιοαισθητήρων υψηλής ακρίβειας. Σήμερα έχουν ήδη αναπτυχθεί νανοανιχνευτές για την ανίχνευση κυκλοφορούντων καρκινικών κυττάρων και την έγκαιρη διάγνωση των μεταστάσεων. Μεγάλη πρόοδο έχει επιφέρει η νανοϊατρική και στην μοριακή απεικόνιση του καρκίνου. Διάφορες κατηγορίες νανοσωματιδίων  οξείδιου του σιδήρου (ion oxide) έχουν ήδη εισαχθεί στην κλινική πράξη. Οι μαγνητικές τους ιδιότητες τα κάνουν κατάλληλα μέσα απεικόνισης στις μαγνητικές τομογραφίες (MRI-scans) ενώ το μέγεθος και η συγκέντρωσή τους στον όγκο επιτρέπουν πολύ υψηλή ανάλυση και ακριβή χαρτογράφηση της πάσχουσας περιοχής. Τέτοια νανοσωματίδια έχουν πάρει έγκριση και χρησιμοποιούνται στην κλινική πράξη στην Αμερική και την Ευρώπη (Resovist, Feridex, Endorem). Επιπρόσθετα, οι μοντέρνοι νανοανιχνευτές δίνουν τη δυνατότητα της σε πραγματικό χρόνο απεικονιστικά κατευθυνόμενης εντόπισης (real-time image-guided localization) κακοηθειών, και αποτελούν χρήσιμο εργαλείο στους χειρουργούς για την εντόπιση των χειρουργικών ορίων και όλων των πάσχουσων περιοχών με εξαιρετική ακρίβεια. Οσον αφορά τη θεραπεία, η νανοϊατρική είναι στην πρώτη γραμμή της στοχευμένης χορήγησης φαρμάκων και της εγγενούς θεραπείας. Για παράδειγμα, κατάλληλα νανοσωματίδια μπορούν να εγχυθούν στον όγκο και στη συνέχεια να ενεργοποιηθούν από μαγνητικά πεδία, οι ακτίνες X είτε με φως ώστε να παραχθεί θερμότητα που δύναται να καταστρέψει στοχευμένα μόνο τα καρκινικά κύτταρα τοπικά,  κι όχι τους υγιείς ιστούς. Εν τω μεταξύ η σύνδεση των ήδη υπαρχόντων φαρμάκων ή διαφόρων βιολογικών μορίων (γονιδίων, αντισωμάτων) με νανοσωματίδια επιτρέπει την εντοπισμένη χορήγηση των χημειοθεραπευτικών μειώνοντας σημαντικά την ποσότητα φαρμάκων που διαχέεται στην κυκλοφορία και απορροφάται από άλλους ιστούς και μειώνει και τις παρενέργειες στους υγιείς ιστούς. Σήμερα έχουν εγκριθεί από το FDA νανοφάρμακα για τη θεραπεία του καρκίνου και ειδικότερα για τον καρκίνο των ωοθηκών και για το μεταστατικό καρκίνο του μαστού. Μια επίσης συμβολή της νανοϊατρικής στη θεραπεία του καρκίνου είναι η ανάπτυξη των θεραγνωστικών νανοσωματιδίων, νανοσωματιδίων που συνδυάζουν την απεικόνιση με τη θεραπεία. Τα θεραγνωστικά νανοσωματίδια μπορούν να στοχεύουν και να συσσωρεύονται στους ιστούς που μας ενδιαφέρουν και να δρουν εξατομικευμένα ως προς τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά της πάθησης του ασθενούς. Από την στιγμή που θα βρεθούν στον μοριακό στόχο, τα νανοθεραγνωστικά ενεργοποιούνται και καταστρέφουν επιλεκτικά τον καρκινικό ιστό ενώ ελαχιστοποιούν τις όποιες παρενέργειες, και τις βλάβες στον υγιή ιστό κάτι που συχνά συμβαίνει με τα παραδοσιακά θεραπευτικά. Η παρακολούθηση μπορεί να παραταθεί κατά την διάρκεια της θεραπείας για επιπρόσθετη εξατομίκευση. Συνεπώς, η νανοθεραγνωστική διαδραματίζει ένα σημαντικό ρόλο στην αντιμετώπιση των προκλήσεων της ιατρικής για παθήσεις όπως ο καρκίνος. Συνολικά, η νανοϊατρική έχει τη δυνατότητα να επιτρέψει την έγκαιρη ανίχνευση και την πρόληψη και να βελτιώσει δραστικά τη διάγνωση, τη θεραπεία και την παρακολούθηση της εξέλιξης πολλών ασθενειών συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου αλλά όχι μόνο. Η νανοϊατρική είναι πια κατανοητό ότι αποτελεί ένα βασικό μέσο για καλύτερη εξατομικευμένη, στοχευμένη και αναγεννητική ιατρική και συμβάλλει σημαντικά στην ανάπτυξη νέων φαρμακευτικών προσεγγίσεων, θεραπειών και εμφυτεύσιμων συσκευών παρέχοντας καινοτόμες στρατηγικές για την υγεία.