Nanoteknoloji-Nanotip-ve-Radyasyon-Onkolojisindeki-Uygulamalari-Yazidizisi-2

Nanoteknoloji, Nanotıp ve Radyasyon Onkolojisindeki Uygulamaları Yazıdizisi-2

Yazı Boyutu:
Küçült
Sıfırla
Büyült

Dünkü yazımızda nanoteknoloji tanımı ve uygulamalarından bahsetmiş ve kanser alanında nanoteknolojiye giriş yapmıştık. Nanoteknoloji 1 – 100 nanometre uzunluktaki taneciklerin (nanotanecik) kullanıldığı, tıp, biyomedikal, fizik, kimya, elektronik, enerji üretimi gibi geniş uygulama alanları bulunan yeni bir bilim dalıdır. Tıp alanında nanoteknoloji ve nanotanecikler (NTler); daha duyarlı analizler sağlamak amacıyla, bir nevi biyolojik belirteç (biyomarkır) olarak, manyetik rezonans, ultrason, bilgisayarlı tomografi gibi radyolojik alanlarda moleküler görüntüleme amacıyla, ilaç geliştirme sistemleri, hedefe yönelik tedavi, aşı geliştirilmesi gibi amaçlarla kullanılmaktadır. NTler, vücut içinde belirli bölgelere hatta hücre içindeki belirli organellere yönlendirilmek üzere, hedefe yönelik hareket edebilen adres etiketli biyolojik moleküllere bağlanabilir. Hatta canlı hücrelerde çeşitli proteinleri ya da RNA moleküllerinin hareketlerini takip etmek üzere programlanabilirler. Bu adres etiketleri monoklonal antikorlar, küçük moleküller veya peptidlerdir. Bu hedefe yönelik ajanlar NTlere ideal olarak kovalent bağlarla (iki atom arasında, bir veya daha fazla elektronun paylaşılmasıyla karakterize edilen kimyasal bağ) bağlanır. NTler özel yöntemlerle kırmızı kan hücreleri içine yerleştirilebilirler, böylelikle bağışıklık sisteminden saklanabilirler.

Nanotanecik Platformları
NTler, inorganik ve organik çok sayı ve çeşitteki maddelerden üretilebilir. İnorganik, organik olmayan anlamına gelir. Biyolojide su, mineral, asit, baz ve tuzlar gibi canlıların yapısında bulunan ancak canlı olmayan veya bir canlı tarafından üretilmemiş bileşiklerdir. Doğadan hazır olarak alınırlar, ve inorganik maddelerin üretimi mümkün değildir. Organik kelimesinin günümüzde çeşitli anlamları vardır. Asıl anlamı, canlı bir şeyin parçası veya ondan meydana gelmiş bir şeyi anlatmak için kullanılır.
İnorganik NTlerin en bilineni demir-oksit NTleridir. Kendilerine has özelliklerinden ötürü inorganik NTler sıklıkla tanısal işlemlerde kullanılır.

Organik NTler sıklıkla lipidler, polimerik miseller (çözünürlüğü az olan maddeleri çözünürleştirici etkisi olan ilaç taşıyıcı sistemler), nükleik asitler, ve peptidler gibi biyolojik olarak uyumlu maddelerle formüle edilirler. Biyo-uyumluluk özelliklerinden ötürü organik NTler öncelikli olarak tedavi edici uygulamalarda kullanılırlar. Polimerik misel sıklıkla hidrofilik bir yüzey ve hidrofobik bir çekirdekten oluşur. 1970 lerin başından beri kullanılmakta olan Paklitaksel etken maddeli bir kemoterapi ilacının böyle bir formu 2005 yılında kanser tedavisinde kullanım onayı aldı ve nab-Paklitaksel olarak adlandırılan bu ilaç meme, akciğer ve pankreas kanseri tedavisine olumlu katkılar yapmıştır.

NTler uyarı-cevap polimerleri ya da akıllı polimerler de denilen çevreden gelen çeşitli uyarılara karşı şişerek ya da büzüşerek cevap veren uzun zincirli polimerlerle kaplanabilmektedir. Bu polimerlere anti-kanser ilaç yüklenir ve yüzeyine kanser hücrelerine özgül ligandlar (merkezî bir metale bağlanan bir atom, iyon veya molekül) bağlanarak istenilen dokuya hedeflenmesi sağlanmaktadır. Tanecikler hedeflenen dokuya ulaştığında; dışarıdan uygulanan manyetik alan ile dokudaki sıcaklık arttırılarak polimerin içerisine hapsedilmiş ilacın salınması, bu şekilde sağlıklı dokulara zarar vermeden kanserli dokuların tedavisi hedeflenmektedir. Bu nanopartiküller damardan enjekte edilebilen ve kan içerisinde yol alarak tümörlü bölgelere ulaşabilen yapıdadır. Söz konusu süper-manyetik tanecikler, üzerlerine uygulanan elektro-manyetik alan sayesinde, beraberinde taşıdıkları iyileştirici ilacı hastalıklı alana bırakırlar. Söz konusu manyetik dalgalar, radyo dalgaları gibi vücuda zarar vermeden, vücudun içinden geçer ve sadece nanopartikülleri ısıtır. Söz konusu parçalar, kanserli hücreleri manyetik rezonans (MR) cihazları ile daha rahat görünür hale de getirir.

Görüntüleme ve Tanıda Nanoteknoloji
Nanoteknoloji, tıbbi görüntüleme ve tanılamaya büyük katkılar sağlamıştır. Demir-oksit NTler özellikle şüpheli lenf nodu metastazlarını (metastaz: kanserli hücrelerin bulundukları doku dışında doğrudan ya da kan-lenf damarlarıyla başka bölgelere sıçramaları) saptamak için kullanılabilir. Prostat kanserli hastalar üzerinde yapılan bir çalışmada, klasik manyetik rezonans görüntülemeye (MRG) kıyasla, demir-oksit NTlerin kullanıldığı MRG nin lenf nodu metastazlarını çok daha iyi saptadığı gösterilmiştir.

NTlerin özellikle metastatik lenf nodlarına seçici olarak yerleşmesi özelliğinden (lenfotrofik NTler) faydalanılarak radyoterapinin yoğun olarak kullanıldığı baş-boyun, meme ve anal kanserlerde daha başarılı tedaviler uygulanabilmesinin yolu açılmıştır. Metastaz riski taşıyan lenf nodlarının belirlenmesi radyasyon terapisinin planlanması için kritik role sahiptir. Bu lenf nodlarının belirlenmesi şimdiye kadar çoğunlukla bilgisayarlı tomografi (BT) görüntüleme ile yapılıyordu. Yine prostat kanserli hastalarda yapılan çalışmalarda riskli lenf nodlarının belirlenmesi için BT ve NTlerin kullanıldığı MR görüntülemeleri karşılaştılmış ve NT-MRG nin metastatik lenf nodlarını daha doğru tespit ettiği yapılan biyopsilerle doğrulanmış, ve ayrıca önceki bilgilerin aksine, metastatik lenf nodlarının kemiklerden ziyade damarların çevresinde olduğu tespit etmiştir.

Nanoteknoloji ayrıca klasik röntgen (X-ray) uygulamalarına da katkılar sağlamaya başlamıştır. Karbon nanotüpler X-ray görüntülemede elektron yayıcı olarak kullanılmıştır. Bu yöntemle daha yüksek çözünürlük, daha düşük radyasyon, ve daha küçük boyutlu ekipman avantajları sağlanmıştır.

Nanoteknolojinin kanser tanı ve tedavisindeki uygulamalarını anlatmaya yarın kaldığımız yerden devam edeceğiz…

Sağlıklı ve mutlu kalın...
Prof. Dr. Mustafa Özdoğan

Kaynak:

1. Kim BY, Rutka JT, Chan WC: Nanomedicine. N Engl J Med 363:2434-2443, 2010
2. Service RF: Materials and biology: Nanotechnology takes aim at cancer. Science 310:1132-1134, 2005
3. Doll TA, Raman S, Dey R, et al: Nanoscale assemblies and their biomedical applications. J R Soc Interface 10:20120740, 2013
4. Devulapally R, Paulmurugan R: Polymer nanoparticles for drug and small silencing RNA delivery to treat cancers of different phenotypes. Wiley Inter-discip Rev Nanomed Nanobiotechnol 6:40-60, 2014
5. Saksena MA, Saokar A, Harisinghani MG: Lymphotropic nanoparticle enhanced MR imaging (LNMRI) technique for lymph node imaging. Eur J Radiol 58:367-374, 2006
6. Myerson RJ, Garofalo MC, El Naqa I, et al: Elective clinical target volumes for conformal ther-apy in anorectal cancer: A Radiation Therapy Oncol-ogy Group consensus panel contouring atlas. Int J Radiat Oncol Biol Phys 74:824-830, 2009
7. Cao G, Lee YZ, Peng R, et al: A dynamic micro-CT scanner based on a carbon nanotube field emission x-ray source. Phys Med Biol 54:2323- 2340, 2009