درمان بدون درد سرطان با ریزربات‌های باکتریایی

این میکروربات‌ها یا ریزربات‌ها، داروها را مستقیماً به درون تومورها می‌برند و رها می‌کنند و سلول‌های سرطانی را به روشی بدون درد و موثر از بین می‌برند."یونس آلاپان" یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: این تحویل دارو در محل معین برای بیمار، کم‌تهاجمی، بدون درد و با حداقل سمیت است و همچنین داروها اثر خود را در جایی که لازم است، می‌گذراند، نه اینکه در کل بدن تاثیر بگذارند.

محققان در طول مطالعه خود، با موفقیت نانولیپوزوم‌ها(وزیکول‌های کروی ساخته شده از لیپید که برای ذخیره دارو درون آنها استفاده می‌شود) و نانوذرات مغناطیسی را به حدود ۸۶ باکتری "ای.کولی"(E. coli) متصل کردند. این اتصالات ویژه، این باکتری‌های معمولی را به ارتش کوچکی از میکروربات‌های بیوهیبرید باکتریایی تبدیل کرد.
وزیکول یا ریزکیسه یک حباب درون یا بیرون سلول است که حاوی مایع یا سیتوپلاسم است و پوسته‌ی آن یک غشای دولایه لیپیدی است. به ‌طور دقیق‌تر، وزیکول یک کیسه‌ی پوسته‌مانند درون سلولی است که به ترابری و اندوختن مواد می‌پردازد. وزیکول دست کم از یک لایه دوجداره فسفولیپیدی تشکیل شده ‌است.

لیپوزوم یا چربیزه نیز به یک وزیکول میکروسکوپی شامل دو لایه فسفولیپیدی گفته می‌شود. لیپوزوم‌ها به دلیل خصوصیات "آمفی‌پاتیک"، امکان دارورسانی جهت داروهای آب‌دوست و چربی‌دوست را فراهم می‌نمایند. ویژگی‌هایی از قبیل سمیت ذاتی پایین، زیست‌تجزیه‌پذیری و فقدان ایمونوژنیسیته سبب شده است که لیپوزوم‌ها به عنوان یک سیستم دارورسانی مورد توجه واقع شوند."ای.کولی" نیز نوعی باسیل گرم‌منفی بی‌هوازی اختیاری و میله‌ای‌شکل از خانواده "انتروباکتریاسه" است که به‌ طور شایع در روده جانوران خون‌گرم وجود دارد. بیشتر سویه‌های این باکتری، بی‌آزار هستند، اما برخی از سویه‌های آن موجب مسمویت غذایی و اسهال می‌شوند.

سویه‌های بی‌آزار آن بخشی از باکتری‌های عادی روده هستند. آنها در تولید ویتامین کا۲ نقش دارند و از استقرار باکتری‌های بیماری‌زا در روده جلوگیری می‌کنند. این باکتری، یک دهم درصد از میکروب‌های روده را به خود اختصاص داده ‌است و از طریق مسیر مدفوعی-دهانی از یک فرد به فرد دیگر منتقل می‌شود.

علم پشت میکروربات‌های بیوهیبرید مبتنی بر باکتری
نانولیپوزوم‌های متعدد و مرتبط با هر باکتری "ای.کولی" اصلاح شده در واقع وزیکول‌هایی هستند که با مولکول‌های داروی شیمی‌درمانی پر شده‌اند. پوشش بیرونی آنها را می‌توان با تماس با اشعه فروسرخ به راحتی از بین برد. از طرف دیگر، ذرات مغناطیسی(اکسید آهن) متصل به باکتری‌ها برای کنترل حرکت آنها درون بدن انسان استفاده می‌شوند.

از آنجایی که "ای.کولی" یک میکروب بسیار متحرک است، محققان آنها را در معرض میدان مغناطیسی قرار دادند. جهت میدان مغناطیسی، حرکت ذرات اکسید آهن و همچنین باکتری‌هایی را که به آنها متصل شده بودند، هدایت می‌کرد.علاوه بر این، محققان برای پیوند باکتری‌ها با ذرات مغناطیسی و نانولیپوزوم‌ها از ترکیب‌های "استرپتاویدین-بیوتین" که قوی‌ترین عوامل اتصال زیست‌مولکولی است که اغلب برای شناسایی اهداف دارویی جدید استفاده می‌شود، استفاده کردند.

ترکیب‌ها یا کمپلکس‌های "استرپتاویدین-بیوتین" بسیار پایدار هستند و به عنوان طناب‌های محکم و گسست ناپذیر عمل می‌کنند که محموله‌ها را به باکتری‌ها متصل می‌کنند."بیرگول آکول‌پوغلو" نویسنده ارشد این مطالعه ضمن توضیح بیشتر این فرآیند، گفت: تصور کنید چنین میکروربات‌های مبتنی بر باکتری را به بدن یک بیمار سرطانی تزریق کنیم. ما با آهنربا می‌توانیم ذرات را دقیقاً به سمت تومور هدایت کنیم و هنگامی که میکروربات‌های کافی دور تومور را احاطه کردند، لیزر را به سمت بافت نشانه می‌گیریم و این موجب آزاد شدن دارو می‌شود. اکنون نه تنها سیستم ایمنی برای بیدار شدن تحریک می‌شود، بلکه داروها نیز به از بین بردن تومور کمک می‌کنند.

محققان ادعا می‌کنند که روش "تحویل در محل" داروهای شیمی‌درمانی با استفاده از میکروربات‌های بیوهیبریدی می‌تواند بدون ایجاد درد یا عفونت در بدن بیمار انجام شود. علاوه بر این، با تحقیق و توسعه بیشتر می‌تواند به عنوان یکی از موثرترین استراتژی‌های درمانی علیه سرطان در آینده مطرح شود.

میکروربات‌های باکتریایی، بهترین راه مبارزه با سرطان
این میکروربات‌های بیوهیبریدی درمان سرطان را بر اساس رویکردی به نام درمان با واسطه باکتری(استفاده از باکتری برای رساندن دارو یا آزادسازی آنزیم‌ها در بدن انسان در مکان‌های مورد نظر) نوید می‌دهند.البته این روش درمانی، جدید نیست، اما روشی پیچیده است که بسیاری از دانشمندان تاکنون تلاش کرده‌اند تا میکروارگانیسم‌ها را به داروهای ضد سرطان مجهز کنند. با این حال، اکثر آنها شکست خورده‌اند، زیرا درمان موفقیت‌آمیز با استفاده از این استراتژی نیاز به ترکیب کاملی از تکنیک‌های مختلف دارد. اینجاست که "بیرگول آکول پوغلو" و تیمش توانستند از بقیه جلو بزنند. آنها از موادی استفاده کردند که ظرفیت باکتری‌های معمولی را افزایش داده و آنها را به نانوماشین‌های بسیار کارآمد برای دارورسانی تبدیل کرده است.

برای مثال، نانولیپوزوم‌های متصل به باکتری‌ها شامل کپسول‌های خاصی به نام "ذرات سبز" برای ذخیره‌سازی موثر داروهای سرطان هستند. این ذرات تنها زمانی دارو را آزاد می‌کنند که با اشعه فروسرخ توسط پرتوی لیزر تماس پیدا کنند. به علاوه، این ذرات هیچ محدودیتی در تعامل بین مولکول‌های درمانی و ترشحات طبیعی باکتریایی ایجاد نمی‌کنند.محققان مؤسسه سیستم‌های هوشمند "ماکس پلانک" برای غلبه بر مشکلات مربوط به کنترل حرکت "ای.کولی" از خواص مغناطیسی ذرات اکسید آهن استفاده کردند. بنابراین، با ادغام رباتیک و فیزیک با زیست‌شناسی موفق شدند اجزای عالی مورد نیاز برای غلبه بر چالش‌های مختلف مرتبط با درمان سرطان با واسطه باکتری‌ها را به دست آورند.این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شده است.