Φάρμακα χωρίς παρενέργειες; Εφικτό χάρη σε ερευνητές του ΙΤΕ και του Πανεπιστημίου Κρήτης!

Της Κατερίνας Μυλωνά

«Παρενέργειες» είναι μια λέξη που όλοι οι ασθενείς φοβούνται, στο μέλλον, όμως, θα μπορούν άφοβα να λάβουν μία φαρμακευτική αγωγή χωρίς να ανησυχούν για τίποτα και αυτό χάρη στη σύμπραξη επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο Κρήτης και το ΙΤΕ.

Εκείνο που δημιούργησαν είναι έξυπνα συστήματα νανομεταφορέων φαρμάκων.

Είναι πια αποδεκτό σήμερα ότι η παραδοσιακή χορήγηση φαρμάκων και χημειοθεραπευτικών σχημάτων, με συμβατικές μεθόδους όπως π.χ. από το στόμα ή μέσω του αίματος, έχει μειωμένη αποτελεσματικότητα και συνοδεύεται από πολλές παρενέργειες. Αυτό συμβαίνει διότι με τους συμβατικούς τρόπους χορήγησης η φαρμακευτική ουσία διανέμεται με την κυκλοφορία του αίματος σε όλο το σώμα και μόνο ένα πολύ μικρό ποσοστό φτάνει στα ασθενεί κύτταρα-στόχους (π.χ. καρκινικά κύτταρα). Με αποτέλεσμα να χορηγούνται αυξημένες συγκεντρώσεις φαρμάκου προκαλώντας δυσάρεστες παρενέργειες και λόγω της έκθεσης των υγιών κυττάρων στις τοξικές επιδράσεις του φαρμάκου.

Μια πρωτοποριακή λύση στο παραπάνω πρόβλημα προσφέρεται από τον τομέα της Νανοτεχνολογίας, όπου επιστήμονες με διαφορετικό γνωστικό υπόβαθρο και ερευνητικό αντικείμενο, όπως Φυσικοί, Χημικοί και Βιολόγοι, ενώνουν τις δυνάμεις τους για τον έλεγχο και τη διαχείριση της ύλης σε νανοκλίμακα, στο μέγεθος  νανομέτρου (nm). Ένα νανόμετρο είναι ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου (10-9 m). Για να γίνει κατανοητή η έννοια του νανομέτρου να αναφεθεί ότι το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας είναι 80.000 νανόμετρα. Οι εξέλιξη των επιστημών τις τελευταίες δεκαετίες επέτρεψε να κατασκευαστούν μικροσκοπικοί μεταφορείς φαρμάκων, που ονομάζονται νανομεταφορείς (nanocarriers), με διαστάσεις μέχρι 300 nm, οι οποίοι μπορούν να μεταφέρουν θεραπευτικά και να βελτιώσουν την αποτελεσματικότητα των φαρμάκων μέχρι και 1000 φορές εξαλείφοντας παράλληλα τις ανεπιθύμητες παρενέργειες. Αυτό επιτυγχάνεται διότι οι νανομεταφορείς έχουν σχεδιαστεί να προστατεύουν τη φαρμακευτική ουσία στο εσωτερικό τους και να την αποδίδουν επιλεκτικά στα κύτταρα-στόχους. Έτσι αυξάνεται η αποτελεσματικότητα του φαρμάκου περιορίζοντας τις παρενέργειες.

Είναι λοιπόν φανερό ότι για την αντιμετώπιση προβλημάτων που αφορούν την υγεία, το περιβάλλον, την ενέργεια κ.α., απαιτείται η σύμπραξη και συνέργεια διαφορετικών επιστημονικών κλάδων. Στο πλαίσιο αυτής της διεπιστημονικής προσέγγισης,  δύο ερευνητικές ομάδες, το εργαστήριο  Συνθετικών Βιοϋλικών του τμήματος Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών του Πανεπιστημίου Κρήτης  (Laboratory of Synthetic Biomaterials)**  με επικεφαλής την Καθ. Κέλλυ Βελώνια και το εργαστήριο Μηχανικής Ιστών-Αναγεννητικής Ιατρικής και Ανοσομηχανικής (TERMIm Lab,)*  του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του ΙΤΕ με επικεφαλής την Ερευνήτρια Δρ. Ανθή Ρανέλλα , συνεργάστηκαν για το σχεδιασμό και την κατασκευή «έξυπνων» νανομεταφορέων με σκοπό την ελεγχόμενη χορήγηση φαρμάκων. Αποτέλεσμα αυτής της διεπιστημονικής σύμπραξης είναι η σύνθεση έξυπνων νανομεταφορέων που αποτελούνται από υβρίδια φυσικών πρωτεϊνών και συνθετικών πολυμερών, ανταποκρίνονται στις αλλαγές του pH,  και απελευθερώνουν τη δραστική ουσία που μεταφέρουν αποκλειστικά σε όξινα περιβάλλοντα. Ένα τέτοιο όξινο περιβάλλον υπάρχει στο εσωτερικό συγκεκριμένων κυστίτιδων στα κύτταρα των λυσσοσώματων. Η επιτυχής έκβαση της συνεργασίας σφραγίστηκε με μια κοινή δημοσίευση των δύο ερευνητικών ομάδων σε έγκριτο επιστημονικό περιοδικό διεθνούς απήχησης (https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1773224722005020).  Στην συγκεκριμένη εργασία όπου παρουσιάστηκε η δυνατότητα επιλεκτικής και στοχευμένης απελευθέρωσης του περιεχομένου των νανομεταφορέων σε ειδικές περιοχές των κυττάρων (λυσσοσώματα), σημαντική ήταν η συμβολή των Δρ. Λίνας Παπαδημητρίου (εργαστήριο Μηχανικής Ιστών-Αναγεννητικής Ιατρικής και Ανοσομηχανικής) και Δρ. Αλέξη Θεοδώρου (εργαστήριο Συνθετικών Βιοϋλικών).  Μεταξύ των συγγραφέων είναι και οι Δρ. Έρικα Βουτυρίτσα, Μαρία Παπαγεωργίου και Αργυρή Παπαγιαννάκη. Απώτερος στόχος των προτεινόμενων νανομεταφορέων είναι η θεραπεία κληρονομικών γονιδιακών ασθενειών (Lysosomal Storage Diseases), που οφείλονται στην δυσλειτουργία των λυσσοσωμάτων μέσα στα κύτταρα, ωστόσο μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες που εμπλέκουν την πλημμελή δράση των λυσσοσωμάτων όπως νόσος του Alzheimer και η Parkinson. Αν και χρειάζεται να απαντηθούν ερωτήματα που αφορούν γενικά στην ασφαλή χρήση των νανομεταφορέων στην κλινική πράξη, τα μέχρι τώρα αποτελέσματα είναι πολλά υποσχόμενα για το μέλλον της έγκαιρης  διάγνωσης και θεραπείας μέσω νανομεταφορέων.          

*Εργαστήριο Συνθετικών Βιοϋλικών (Laboratory of Synthetic Biomaterials - LSB https://www.materials.uoc.gr/~synthetic_biomaterials/)

Το εργαστήριο Συνθετικών Βιοϋλικών αποτελεί μία διεπιστημονική ομάδα του Τμήματος Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών του Πανεπιστημίου Κρήτης με αντικείμενο την χημεία νέων βιοϋλικών και την μελέτη εφαρμογών τους. Η ομάδα καθοδηγείται από την Dr. Κέλλυ Βελώνια και αποτελείται από χημικούς και επιστήμονες υλικών και επιστήμονες βιοϊατρικών εφαρμογών. Η ομάδα ασχολείται με το σχεδιασμό, τη σύνθεση, το χαρακτηρισμό και τη μελέτη εφαρμογών βιοπολυμερών και βιώσιμων/βιοδιασπώμενων πολυμερών. Στόχος της ομάδας είναι η δημιουργία νέων βιοϋλικών και η σύνθεση (βιο)πολυμερών για τις ανάγκες ποικίλων βιοτεχνολογικών και βιοϊατρικών εφαρμογών. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στα υβριδικά μόρια πρωτεΐνης-πολυμερούς και την αυτοοργάνωσή τους. Το εργαστήριο επίσης δραστηριοποιείται στον τομέα των βιοδιασπώμενων πολυμερών από ανανεώσιμες πρώτες ύλες, συμμετέχει σε ανταγωνιστικά εθνικά και ευρωπαϊκά προγράμματα και έχει σημαντικές συνεργασίες με καταξιωμένες ερευνητικές ομάδες.

** Εργαστήριο Μηχανικής Ιστών-Αναγεννητικής Ιατρικής και Ανοσομηχανικής (Tissue engineering, Regenerative Medicine and Immunoengineering- TERMIm, https://www.iesl.forth.gr/en/people/ranella-anthi#tab-about)

Το εργαστήριο TERMIΜ στο Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του ΙΤΕ είναι μια διεπιστημονική ερευνητική ομάδα με αντικείμενο την μηχανική ιστών, την αναγεννητική ιατρική και την ανοσομηχανική. Η ομάδα καθοδηγείται από την βιολόγο-ερευνήτρια Dr Ανθή Ρανέλλα και περιλαμβάνει μέλη και με άλλες ειδικότητες εκτός από τη βιολογία όπως η Φυσική, η Χημεία, η Τεχνολογία Υλικών και η Φαρμακευτική. Στόχος της ομάδας είναι η δημιουργία γνώσεων αλλά και νέων προϊόντων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη έγκαιρη διάγνωση και τη θεραπεία ασθενειών, που ακόμη αποτελούν πρόκληση για την σύγχρονη ιατρική.  Η ομάδα έχει ασχοληθεί ιδιαίτερα με την κατανόηση των μηχανισμών αλληλεπίδρασης των νευρικών κυττάρων με υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ικριώματα για τη δημιουργία εμφυτευμάτων με σκοπό την αντικατάσταση των κατεστραμμένων ιστών μετά από τραυματισμό ή από εκφυλιστικές ασθένειες. Δραστηριοποιείται επίσης στον τομέα των βιοïατρικών εφαρμογών της Νανοτεχνολογίας. Στα πλαίσια των δραστηριοτήτων της συμμετέχει σε ανταγωνιστικά εθνικά κι ευρωπαϊκά προγράμματα όπου συνεργάζεται με καταξιωμένους στο χώρο ερευνητές.