Roje mikrorobotów z glonów wnikają w guza dziesięć razy głębiej niż leki podawane klasycznie

Pływają w pęcherzu jak ławica ryb, niosą lek dokładnie tam, gdzie trzeba, a potem rozkładają się bez śladu. Mowa o mikroskopijnych robotach zbudowanych z glonów — i właśnie pobiły standardową chemioterapię raka pęcherza.

Lek, który nie chce wniknąć

→ Czytaj też: Nanorurki z MIT wykryją raka pęcherza 50 tysięcy razy czulej niż mocz

Rak pęcherza moczowego należy do dziesięciu najczęstszych nowotworów na świecie. Po operacyjnym usunięciu guza lekarze podają chemioterapeutyk bezpośrednio do pęcherza przez cewnik.

Problem? Lek często nie przenika dostatecznie głęboko w tkankę guza. Wymusza to dłuższe leczenie albo wyższe dawki — a wraz z nimi rośnie obciążenie organizmu.

Zespół z University of Edinburgh oraz Uniwersytetu Xiamen postanowił obejść tę barierę inaczej. Zamiast zwiększać dawkę, zaprzęgli do pracy żywą materię. Wyniki opisano w piśmie Nature Nanotechnology.

Glony w roli kurierów

→ Czytaj też: Mikroroboty naprawią uszkodzony rdzeń kręgowy? Ryby i myszy już pływają i chodzą

Surowcem stały się jednokomórkowe mikroglony. Są tanie, powszechne w naturze, biokompatybilne i biodegradowalne — czyli organizm rozłoży je bez szkody.

Ich delikatna, nanoporowata struktura ma jeszcze jedną zaletę: świetnie nadaje się do pakowania i kontrolowanego uwalniania leków. Naukowcy nadali glonom kształt przypominający tabletkę i obładowali je doksorubicyną, popularnym chemioterapeutykiem.

Sterowanie odbywa się z zewnątrz. Programowane pola magnetyczne kierują rój w stronę guza, a ultrasonografia w czasie rzeczywistym pozwala śledzić jego ruch.

„Nasze mikroroboty zostały zaprojektowane z mikroglonów o kształtach tabletek, można je zdalnie kierować do guza za pomocą informacji zwrotnej z obrazowania w czasie rzeczywistym; uwalniają leki dokładnie tam, gdzie są potrzebne, aby zapewnić szybką penetrację tkanek w sposób minimalnie inwazyjny” — wyjaśnia dr Qi Zhou, wykładowca informatyki biomedycznej na University of Edinburgh.

Dziesięć razy głębiej

W badaniach laboratoryjnych na myszach z guzami pęcherza efekty okazały się wyraźne. Najważniejsze obserwacje:

• penetracja leku wzrosła ponad dziesięciokrotnie w porównaniu ze standardową metodą;
• po tygodniu terapii rozmiar guza zmniejszył się do mniej niż 3 procent względem grupy leczonej konwencjonalnie;
• leczenie udawało się ukończyć w około 30 minut, zamiast wielogodzinnej ekspozycji na lek;
• skutki uboczne pozostały minimalne, bo lek trafiał precyzyjnie w guza, oszczędzając zdrowe komórki.

Klucz tkwi w koordynacji roju. Naukowcy porównali skoordynowany ruch mikrorobotów w wąskich przestrzeniach do ławic ryb lub stad ptaków. Operatorzy mogli przełączać się między trybem transportu a trybem uwalniania leku, kierując dostarczanie tam, gdzie było potrzebne.

Od myszy do kliniki

Na razie technologia działa w warunkach przedklinicznych. Droga do pacjentów jest długa — i naukowcy o tym nie zapominają.

„To badanie podkreśla nieinwazyjne podejście do pokonywania barier biologicznych, które ograniczają penetrację leków w guzach pęcherza moczowego. Obecnie omawiamy translacyjne badania obserwacyjne ze szpitalami, których długoterminowym celem są badania kliniczne po dalszej walidacji przedklinicznej i przeglądzie regulacyjnym” — zaznacza prof. Xiaohui Yan z Uniwersytetu Xiamen.

Jeśli wyniki potwierdzą się u ludzi, miejscowa chemioterapia mogłaby stać się krótsza, skuteczniejsza i mniej toksyczna. Roboty z glonów pokazują, że czasem najlepszym narzędziem inżynierii nie jest metal, lecz coś, co już dryfuje w stawie.