כימיה רובוטית: צעד משמעותי בדרך לרפואה ננומטרית

חוקרים בטכניון פיתחו מערכת אוטומטית לתכנון והכנה של חומרים מייצבים להפקת “מארז ננומטרי” – פלטפורמה לשיגור תרופות למוקדים סרטניים בגוף. במאמר בכתב העת Biomaterials מדווחים החוקרים כי באמצעות המערכת החדשנית הם פיתחו חומרים ליצירת פלטפורמה כזו ואף הדגימו, בניסויים פרה-קליניים, את יעילותם בגידולים סרטניים מוצקים.

מימין לשמאל : ד”ר יוסי שמאי, ד”ר חגית ששון-באור, יובל הריס, דנה ניז’ני

המחקר נערך בפקולטה להנדסה ביו-רפואית בהובלת הדוקטורנטית יובל הריס ומנהלת המעבדה ד”ר חגית ששון-באור במעבדתו של ד”ר יוסי שמאי לננו-רפואה אנטי-סרטנית וננו-אינפורמטיקה.

תרופות כימותרפיות מכילות רעלים ייעודיים שנועדו לחסל תאים סרטניים. אחת הבעיות בטיפולים כימותרפיים קונוונציונליים היא שפחות מאחוז אחד של החומר התרופתי מגיע ליעדו – תאי הסרטן עצמם.

שאר החומר מתפזר בגוף ופוגע גם ברקמות בריאות. מכך נובעות תופעות הלוואי המוכרות – בחילה (כתוצאה מפגיעה ברקמת המעי) ונשירת שיער – ותופעות חמורות אף יותר.

הפגיעה הכימותרפית ברקמות בריאות היא הרקע לפיתוחן של “אריזות” ייעודיות – קפסולות ננומטריות הנושאות את התרופה אל היעד ושם משחררות אותה תוך מניעה של זליגתה לרקמות בריאות. כ-40 מוצרי ננו-רפואה, ובהם חיסוני פייזר ומודרנה לנגיף הקורונה, כבר אושרו על ידי ה-FDA, אך פיתוחן של קפסולות הובלה כאלה הן אתגר טכנולוגי מורכב, ולכן עובדות קבוצות מחקר רבות על שיפורן.

מימין לשמאל : ד”ר יוסי שמאי, יובל הריס, ד”ר חגית ששון-באור

במאמר ב- Biomaterials מציגים חוקרי הטכניון פריצת דרך בנושא זה: תהליך אוטומטי לפיתוח חומרים אופטימליים ליצירתן של קפסולות אלה. המערכת שפיתחו הטכניון משמשת הן כרובוט-כימאי שמסנתז חומרים חדשים והן כרובוט-רוקח שמכין מהם ננו-קפסולות שכולאות את התרופה האנטי-סרטנית.

“הטכנולוגיה שפיתחנו,” מסביר ד”ר שמאי, “מבוססת על תופעה מעניינת שנקראת AIE – פליטת אור המבוססת על מצב הצבירה של התרופה. אפקט זה גורם לכך שבצורתה המוצקה, או הצבירית (aggregated), היא פולטת אנרגיית אור רבה, אולם כאשר היא מסיסה או יציבה בקפסולה היא כמעט לא פולטת אור. מתוך כ-40 תרופות שבדקנו מצאנו עשר תרופות חדשות שבהן מתרחש אפקט זה.”

המערכת האוטומטית שפותחה בטכניון מאפשרת לדעת, לפי אנרגיית האור שנפלטת מהתרופה, איזה חומר יוצר את הננו-חלקיקים הטובים ביותר לאותה תרופה. שיטה זו הובילה לגילויו של חומר מייצב חדש  שתכונותיו מקנות לו יתרונות רבים על פני החומרים הקיימים המשמשים ליצירת קפסולות ננומטריות להובלת תרופות. החוקרים גילו כי החומר החדש עדיף על החומרים הקיימים בהיבטים שונים ובהם יעילות, בטיחות, אחידות החלקיקים המרכיבים אותו, יציבות לאורך זמן ומספר התרופות שאפשר “לעטוף” ולייצב בעזרתו. כל אלה הופכים אותו למייצב-על המתאים לתחום ההולך ומתרחב של טיפול באמצעות קפסולות ננומטריות.

החומר החדש, 595R, נוצר בתגובה כימית ירוקה, כלומר תגובה שאינה מצריכה שימוש בממסים אורגניים מזהמים ורעילים. הוא מפגין יעילות גבוהה מאוד (90%) של העמסת תרופה ומאפשר לנבא את יעילות הטיפול.  בניסויים הפרה-קליניים הודגמה יעילותה של הקפסולה המבוססת עליו בטיפול בגידולים מוצקים הנובעים ממוטציה הנפוצה בסרטן ריאות, סרטן לבלב וסרטן מעי.

המחקר נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע ומשרד הבריאות. החוקרים מודים לויקטוריה זלובין מהרשות למחקר פרה-קליני בטכניון.

למאמר – לחצו כאן