Nanoteknoloji-Nanotip-ve-Radyasyon-Onkolojisindeki-Uygulamalari-Yazidizisi-3

Nanoteknoloji, Nanotıp ve Radyasyon Onkolojisindeki Uygulamaları Yazıdizisi-3

Yazı Boyutu:
Küçült
Sıfırla
Büyült

Nanoteknoloji üzerine kurulu tanısal araçlar çoktan klinik pratiğimize girmiş bulunmaktadır. Kanda dolaşan ve tümör belirteci olarak adlandırdığımız bazı moleküllerin (tümör markırları) NTler kullanılarak çok daha hassas ve erken bir şekilde tanınması artık mümkündür. Örnek olarak, prostat-özgül-antijeni (yaygın bilinen adı ile PSA) tespit etmek için altın-NTlerin kullanıldığı yeni bir biyolojik-barkod tetkiki geliştirilmiştir. Bu tetkik kullanılarak PSA değerlerindeki yükselmeler daha hassas tespit edilebilmiş ve bu sayede prostat cerrahisi sonrası kimlere kurtarıcı radyoterapi uygulanacağı daha iyi belirlenebilmiştir.

Bir çeşit beyin tümörü hücresi olan gblioblastomlar tarafından kan dolaşımına salınan mikrovezküller, NT-bazlı yöntemlerle tespit edilebilmiş ve böylece hastalığın yineleme potansiyeli ve tedaviye yanıtı hakkında fikir yürütülebilmiştir.

Nanoteknoloji ayrıca “dolaşan tümör hücreleri”ni yakalamak için geliştirilen cihazlara dahil edilmiştir. Dolaşan tümör hücreleri, ana tümörden damar içine dökülen ve kan dolaşıma katılan hücrelerdir. Bu hücreler, hayati öneme sahip uzak organlarda ek tümörler (metastazlar) için tohumlar oluşturarak, kanser ilişkili ölümlerin birçoğundan sorumlu bir mekanizmayı tetikler. Dolaşan tümör hücrelerini tespit araçları, hastalığı gerçek zamanlı olarak izlemeye ve erken tanıya olanak sağlar. Dolaşan tümör hücrelerinin bir başka önemi, radyasyon onkolojisinde gerçek-zamanlı bir tedaviye yanıt değerlendirmesini mümkün kılabilecek olmasıdır.

Inorganik Nanotanecikler ve Radyoduyarlaştırıcılar

Uzun zamandır radyoduyarlaştırıcılara ilgi vardır. Radyoduyarlaştırıcılar, radyoterapinin etkinliğini arttırmak için, tümör hücrelerini radyoterapiye hassas hale getiren ilaçlardır. Bu amaçla kemoterapi ve hedefe yönelik ilaçlar kullanılabilmektedir. Özel bir strateji, yüksek atom numaralı malzeme kullanılarak tümör dokusu içinde radyasyon dozunu artırmaktır. Herhangi bir doku tarafından emilen radyasyon dozu malzemenin yüksek atom numarası ile ilişkilidir. Amaç, tümör dokusunda daha yüksek doz radyasyon sağlarken komşu normal dokuya daha düşük doz radyasyon uygulamaktır. Birçok araştırmada bu amaçla altın-NTler radyoduyarlaştırıcı olarak kullanılmıştır. Altın, yüksek atom numaralı, daha önce tıbbi tedavilerde güvenle kullanılmış, inert (aktif olmayan), güvenli bir profile sahiptir. Fakat bu ajanların şimdilik en güvenli uygulama yolu direk tümör içine enjeksiyon olarak gözükmektedir.

Kemoradyoterapi'nin Etkinliğini Arttırmak için Nano-terapötikler

Kemoradyoterapi, yani kemoterapi ve radyoterapinin birlikte uygulanması, onkolojide önemli bir tedavi seçeneği olagelmiştir. Sağ kalımı uzatmış, daha iyi hastalık kontrolü sağlamıştır, buna rağmen diğer tedavi seçenekleri ile kıyaslandığında daha fazla yan etkilere sahiptir. İdeal tedavide amaç kemoradyoterapinin etkinliğini arttırırken, yan etkilerini azaltmaktır. Daha önce de bahsettiğimiz üzere, NTler kemoterapi ilaçlarının taşınmasında birçok önemli karakteristik özellik taşımaktaydı; tümörlerde tercihli birikim, normal damarlara penetre olamama (tutunmama) gibi. Bu özellikleri sayesinde normal dokuya daha düşük doz ilaç ulaşmakta, yan etkiler azalmakta, ve yavaş ve kontrollü ilaç dağılımı olmaktadır.

Doksorubisin adlı kemoterapi ilacının lipozomal formülleri kanser tedavisi için geliştirilen ilk NT-terapötiğidir. Peglenmiş (polietilen glikol kaplı) lipozom içine kapsüllenmiş bir doksorubisin biçimidir. Bu ilaç Kaposi sarkomunu tedavi etmek için geliştirilmiştir (AIDS le ilişkili olan bu hastalıkta oluşan lezyonlar deri, ağzın içi, burun, boğaz ve diğer organlarda büyür). Lipozom kaplı doksorubisin, klasik doksorubisinden daha az kardiotoksiktir. Lipozomal doksorubisin ayrıca over kanseri ve mültipl miyelom tedavisi için kullanılmaktadır.

Nanotanecik albumin-bağlı Paklitaksel (nab-Paklitaksel), yakın zamanda uygunluk almış bir nanotanecik-kemoterapötiktir. Pankreas, meme ve yumurtalık kanseri tedavisine olumlu katkılar yapmıştır. Ayrıca radyoduyarlaştırıcı özelliği vardır, uygulanan radyasyon dozunun %50 ye kadar azaltılmasını sağlamıştır.

Küçük hücreli dışı akciğer kanserinde Paklitaksel ve Docetaksel isimli kemoterapi ilaçlarının polimerik NT formülleri radyoterapi ile birlikte denenmeye başlanmıştır.

Ek olarak, küçük molekül halinde iken ciddi toksik etki taşıdığı için kullanılamayan bazı ilaçların NT formülasyonları çok daha az yan etki ve yüksek etkinlikle kullanılabilmeye başlanmıştır. Örnek olarak Wortmannin, DNA tamirini baskılayan bir radyoduyarlaştırıcıdır. Wortmanninin NT formülasyonu, küçük molekül haline göre 3-5 kat daha iyi tolere edilir.

NTler Kullanılarak Radyasyon-Aracılı İlaç Taşıma Sistemleri

Radyoterapi, NT-terapötiklerin tümöre ulaşmasını kolaylaştırmak için kullanılabilir. İyonize edici radyasyon tümörleri besleyen damarların geçirgenliğini arttırabilir ve daha önce bahsettiğimiz EPR adlı etkiyi sağlayabilir (atran geçirgenlik ve tutma etkisi: enhanced permeability and retention (EPR) effect). Yeterince yüksek enerjili radyasyona maruz kalındığında, atomlar iyonize olur; buna iyonize edici rasyasyon denilir. Böylelikle atomların elektronları düşebilir ve iyonlar oluşabilir. Canlı hücreler ve daha da önemlisi, bu hücrelerdeki DNA bu iyonizasyondan zarar görür. Radyoterapi bu esasa göre çalışır, tümör hücrelerinin DNA'sı harap edilerek tümör hücre ölümü tetiklenir.

Gerçekten de çalışmalarla gösterilmiştir ki, radyoterapi, NT-terapötiklerin tömörde birikmesinin arttırmıştır. Bu tercihli birikim etkisi daha sonra hiperterminin tetiklediği ilaç salımı ile etkin bir tedaviye dönüşebilir.

Mevcut verilerin ve çalışmaların düşündürdüğüne göre, radyasyon-aracılı ilaç taşınması kanser tedavisinde yeni bir strateji olabilir.

Gelecek

Kanser tedavisinde ilerlemeler teknolojik gelişlmelere paralel olagelmiştir. Örnek olarak, radyasyon onkolojisinde büyük bir gelişme sayılan yoğunluk-ayarlı radyasyon terapisi (intensity-modulated radiation therapy), fizik ve bilgisayar bilimlerindeki gelişmeler sayesinde mümkün olmuştur. Gelecekte, onkolojinin ilerlemesinde büyük itici gücün nanoteknoloji olacağı neredeyse kesindir.

Özet olarak, NT-bazlı ilaçlar radyoterapinin etkinliğinin arttırabilir, metastatik lenf nodlarının daha iyi tanınmasını sağlayabilir, kişiye özel tedaviyi mümkün kılabilir, kemoterapi ilaçlarının etkinliğini arttırırken daha düşük yan etki vaad edebilir.

Bu üç günlük yazıdizimizde nanoteknolojiyi ve kanser tedavisindeki uygulamalarını olabildiğince detaylandırmaya çalıştım. Gördük ki bilimin her alanı ile yakın ilişki kuran nanoteknoloji aslında çoktan hayatımızın bir parçası olmuş, isimleri ile uyumlu şekilde hayatımızın her alanına küçük katkılar yapmaya başlayan nanotanecikler ise giderek daha görünür haller almaya başlamış…

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

Kaynak:

1. Gupta, GP; Massagué, J (Nov 17, 2006). "Cancer metastasis: building a framework.". Cell 127
2. Martin OA, Anderson RL, Russell PA, et al: Mobilization of viable tumor cells into the circulation during radiation therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys 88:395-403, 2014
3. Shewach DS, Lawrence TS: Antimetabolite radiosensitizers. J Clin Oncol 25:4043-4050, 2007
4. Jeremic B, Aguerri AR, Filipovic N: Radiosensitization by gold nanoparticles. Clin Transl Oncol 15:593-601, 2013
5. Lammers T, Subr V, Peschke P, et al: Image-guided and passively tumour-targeted polymeric nanomedicines for radiochemotherapy. Br J Cancer 99:900-910, 2008