Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Zdobycze nanotechnologii przeciwko oporności wielolekowej nowotworów
Zdobycze nanotechnologii przeciwko oporności wielolekowej nowotworów
Walka z opornością nowotworów za pomocą farmakologicznych inhibitorów glikoproteiny P (czyli białka, który usuwa z komórek cytostatyki), wydaje się być nadal jedynie odległą perspektywą. Naukowcy nie zaprzestają poszukiwań w celu znalezieniu remedium na niewrażliwość komórek nowotworowych. Możliwe, że rozwiązaniem tego problemu będą nowoczesne formy postaci leku, bazujące głównie na nanotechnologii.

Oporność wielolekowa nowotworów (MDR, Multidrug Resistance) stanowi ważny problem w chemioterapii. Może ona być indukowanaw komórkach nowotworowych na różne sposoby, np. poprzez zwiększanie aktywności enzymów detoksykacyjnych, hamowanie mechanizmów apoptozy, czy też internalizację i usuwanie cząsteczek leków w endosomach. Jednak najczęstszą i najszerzej omawianą drogą rozwoju oporności nowotworów na cytostatyki polega na aktywności transportowej białka transportowego, znajdującego się głównie w błonach komórek nowotworowych (a także fizjologicznie w tkankach prawidłowych, np. bariery krew-mózg, jelit, tarczycy), czyli glikoproteiny P (P-gp, P-glycoprotein).

Do substratów glikoproteiny P należą liczne cytostatyki z takich istotnych grup farmakologicznych jak antracykliny, taksoidy, inhibitory topoizomerazy I oraz wielu innych. Przeprowadzano liczne próby zahamowania aktywności tego białka poprzez zastosowanie inhibitorów jego funkcji transportowej. Obecnie inhibitory (nazywane też modulatorami P-gp) można podzielić na trzy generacje. Pierwszymi inhibitorami były substancje stosowane w terapii innych chorób, tj. werapamil i cyklosporyna, w przypadku których zauważono, iż wpływają na kumulację innych leków w tkankach. Najnowsze inhibitory to np. tariquidar, zosuquidar, laniquidar, elacridar. Wszystkie te leki cechują się obniżaniem aktywności transportowej białka P-gp, różnią się jednak wpływem na inne systemy transportowe komórki, enzymy z grupy CYP3A, czy też profilem toksyczności. Inhibitory trzeciej generacji znajdują się obecnie w badaniach klinicznych. Nie sposób jednak teraz przewidzieć, czy któryś z nich posiada pożądane cechy inhibitora P-gp, wśród których wymienia się głównie brak interakcji farmakokinetycznych z cytostatykami.

 Inne metody za pomocą których można przeciwdziałać MDR obejmują wykorzystanie nowoczesnych postaci leku, czyli nanocząstek, miceli, koniugatów leków oraz polimerów, liposomów, mikrosfer, nanożeli, proszków, hydrożeli, mieszanych systemów micelarnych, które służą jako nośniki chemioterapeutyków (a zarazem substratów P-gp) oraz innych substancji wspomagających terapię przeciwnowotworową. Zastosowanie nanopostaci leku poprawia selektywność terapii, jak również pozwala na docelowe dostarczanie leku (TTD, Targeted Drug Delivery) do tkanki nowotworowej. Wykazano, że TTD pozwala na omijanie transportu substratu (cytostatyku) P-pg, co pozwala na zmniejszenie dawki leku oraz poprawę selektywności w stosunku do tkanki nowotworowej.
W wymienione powyżej nowoczesne postaci leku można inkorporować inhibitory P-gp, cytostatyki lub też obie te substancje są jednocześnie.

Nanocząstki leku, w stosunku do tradycyjnych, charakteryzują się takimi cechami jak:

  • mniejsza toksyczność,
  • wyższa efektywność,
  • dłuższy okres utrzymywania stężenia substancji leczniczej w stanie stacjonarnym,
  • lepszą rozpuszczalność,
  • lepsza stabilność.

Nanocząstki gromadzą się w tkance nowotworowej łatwiej niż w tkankach prawidłowych dzięki zjawisku zwiększonej przepuszczalności błony komórkowej i retencji (EPR, Enhanced Permeability and Retention).

Nanocząstki substratów P-gp można powlekać np. polietylenoglikolem (PEG, Polyethylene Glycol), kopolimerem kwasu mlekowego i glikolowego, poloksamerem 188, polialkilocyjanoakrylanem, AOT-algininanem (kopolimerem dokuzynianu sodu i alginianu). Przykładem są MSN-Hydrazone-Dox, nanocząsteczki wrażliwe na pH środowiska, które uwalniają lek (doksorubicynę) w sposób przedłużony, zwiększając jednocześnie jest efektywność cytotoksyczną. Nieorganiczne nanocząstki, badane jako nośniki dla substratów P-gp, zbudowane były z tlenku cynku i złota. Cechują się one wyższa stabilnością niż nanocząstki lipidowe i polimerowe, ale również znacząco niższą od nich biodostępnością.

Również substancje pomocnicze, takie jak związki powierzchniowo czynne, współrozpuszczalniki (kosolwenty) oraz polimery mogą hamować zjawisko zależnej od P-gp wielolekowej oporności.

Związki powierzchniowo czynne, np. cremophor EL i cremophor RH40, tween 80, bursztynian D-α-tokoferylu z glikolem polietylenowym, poloksamery, czy też span, hamują aktywność P-gp prawdopodobnie na drodze mechanizmu kompetycyjnego, jak również poprzez zmianę płynności błony komórkowej. Przykładem ciekawych badań z użyciem tych substancji jest eksperyment z użyciem nanokryształów paklitakselu, w przypadku których jako substancji pomocniczej użyto TPGS. W tej postaci paklitaksel był aktywny w stosunku do linii komórek nowotworowych wcześniej opornych na ten lek.

Rozpuszczalniki, podobnie jak  surfaktanty, hamują P-gp poprzez wpływ na błonę komórkową, co konsekwentnie zmienia aktywność transportową P-gp. Inne mechanizmy wpływu hamującego na P-gp substancji pomocniczych to: obniżanie aktywności ATPazy, interakcje z miejscem wiążącym P-gp, hamowanie fosforylacji białka oraz zmniejszanie ekspresji genu MDR1.

Polimery, z racji swojej wysokiej masy cząsteczkowej, nie są wchłaniane z przewodu pokarmowego, dzięki czemu mają niską toksyczność. Nadzieje wzbudza zastosowanie w formułowaniu leków polietylenoglikoli (PEG), poprawiających ich stopień rozpuszczalności. PEG 400, 2000 oraz 20000 hamują zależnie od swojego stężenia usuwanie eksperymentalnego barwnika rodaminy-123 z komórek przez P-gp. Kopolimery poloksamerów i kwasu poliakrylowego w badaniach poprawiały kumulację cytostatyków w komórkach wykazujących nadmierną ekspresję P-gp. Nie zmieniały natomiast stopnia kumulacji leków, jeżeli nie indukowano w komórkach zależnej od P-gp MDR.

Nanożel (NanoGelTM) został uzyskany poprzez zmieszanie dwóch polimerów: kationowego i niejonowego. Za jego pomocą potencjalnie wprowadzane do organizmu chorego mogą być immobilizowane fosforotionianowe antysensowne oligonukleotydy specyficzne dla genu MDR1, odpowiadającego za kodowanie P-gp. W efekcie, co zostało zaobserwowane w badaniach, może to skutecznie obniżyć ekspresję białka.

Jak widać, technologia postaci leku może stanowić skuteczną odpowiedź na odporność wielolekową nowotworów. Pozostaje nam czekać na wyniki badań klinicznych z użyciem przedstawionych metod (z pewnością te wymienione powyżej nie wyczerpują całego zakresu nowoczesnych możliwości technologicznych). Szczególnie interesujące są projekty jeszcze bardziej złożonych strategii, obejmujących nanocząsteczkowe postaci leków, przenoszonych na jednej platformie z inhibitorami nie tylko P-gp, ale też np. transferazy S-glutationu, czy też substancjami indukującymi apoptozę komórek nowotworowych.

 

Irmina Włodarczyk

Źródła
  1. Bamburowicz-Klimkowska, M., Szutowski, M.M., Strategie walki ze zjawiskiem oporności wielolekowej nowotworów, [w:] Biul. Wydz. Farm. WUM. 2012, 1, 1 – 8.
  2. Bajelan, E., Haeri, A., Vali, A.M., Ostad, S.N., Dadashzadeh, S., Co-delivery of Doxorubicin and PSC 833 (Valspodar) by Stealth Nanoliposomes for Efficient Overcoming of Multidrug Resistance, [w:] J. Pharm. Pharmaceut. Sci. 2012, 15, 568 - 582.
  3. Bansal, T., Akhtar, N., Jaggi, M., Khar, R.K., Talegaonkar, S., Novel formulation approaches for optimising delivery of anticancer drugs based on P-glycoprotein modulation, [w:] Drug Discov. Today. 2009, 21/22, 1067-1074.
  4. Cheng, J., Wang, J., Chen, B., Xia, G., Cai, X., Liu, R., Ren, Y., Bao,  W.,  Wang, X., A promising strategy for overcoming MDR in tumor by magnetic iron oxide nanoparticles co-loaded with daunorubicin and 5-bromotetrandrin, [w:] Int. J. Nanomed. 2011, 6, 2123–2131
  5. Cho, C.-W., Formulation Strategy to Overcome Multi-Drug Resistance (MDR), [w:]  Arch. Pharm. Res. 2011, 34, 511-513.
  6. Lenart, K., Szyda, A., Kiełbasiński, M., Duś, D., Podolak-Dawidziak, M., Kliniczne Skutki Oporności Wielolekowej W Nowotworach, [w:] Onkol. Prakt. Klin. 2005, 1, 18–26.
  7. Zhou, S.F., Structure, Function And Regulation Of P-Glycoprotein And Its Clinical Relevance In Drug Disposition, [w:] Xenobiotica. 2008, 38, 802-832.
KOMENTARZE
Newsletter