צוות של מדענים פיתח גישה פורצת דרך תוך שימוש בפפטידים שתוכננו במיוחד כדי לשפר ניסוחים של תרופות. שיטה חדשנית זו משפרת משמעותית את היעילות האנטי-גידולית, כפי שהודגם במודלים של לוקמיה. המחקר, שפורסם בכתב העת Chemהובל על ידי חוקרים במרכז המחקר למדע מתקדם במרכז CUNY Graduate Center (CUNY ASRC) ובמרכז הסרטן Memorial Sloan Kettering.
מערכות מתן תרופות מתמודדות לרוב עם שני אתגרים קריטיים: מסיסות לקויה ואספקה לא יעילה בתוך הגוף. תרופות רבות לא מתמוססות היטב, מה שמקשה עליהן להגיע ליעדים המיועדים להן. יתר על כן, מערכות האספקה הנוכחיות מבזבזות חלק ניכר מהתרופה במהלך ההכנה – רק 5-10% מהתרופה נטענת בהצלחה, מה שמוביל לטיפולים פחות יעילים.
עוזרי פפטידים
צוות המחקר פיתח פתרון חדש על ידי תכנון פפטידים – מחרוזות קצרות של חומצות אמינו – כדי להיקשר לתרופות ספציפיות וליצור ננו-חלקיקים טיפוליים. ננו-חלקיקים אלו מורכבים בעיקר מהתרופה, עם ציפוי פפטיד דק המשפר את המסיסות, משפר את היציבות בגוף ומייעל את האספקה לאזורים ממוקדים. באופן מדהים, גישה זו משיגה העמסת תרופות של עד 98%, שיפור דרמטי לעומת שיטות מסורתיות.
באמצעות שילוב של מודלים ממוחשבים ובדיקות מעבדה, זוהו ננו-חלקיקים חדשים של תרופה/פפטיד. לאחר מכן הם הוכיחו תוצאות יוצאות דופן במודלים של לוקמיה. הננו-חלקיקים היו יעילים יותר בהתכווצות הגידולים בהשוואה לתרופות בלבד. בנוסף, היעילות הגבוהה שלהם מאפשרת מינונים נמוכים יותר של תרופות, מה שעלול להפחית את תופעות הלוואי.
"פפטידים, שהם מולקולות מעוצבות העשויות מאותן אבני בניין כמו החלבונים בגופנו, הם מגוונים ביותר", אמר חוקר ראשי משותף Rein Ulijn, מנהל היוזמה למדעי הננו ב-CUNY ASRC ופרופסור לכימיה בהאנטר קולג'. "חשבנו שהם יכולים להיות שימושיים בפתרון שתי בעיות גדולות שנראות בתרופות רבות: מסיסות לקויה ואספקה לא יעילה. על ידי תכנון פפטיד הקושר את התרופה תוך שיפור מסיסותה, הצלחנו ליצור ננו-חלקיקים בעלי עומס גבוה מאוד".
טכנולוגיה הניתנת להתאמה אישית
חידוש זה טומן בחובו פוטנציאל משמעותי מכיוון שניתן להתאים פפטידים לשיפור היעילות של תרופות שונות. בהתחשב במגוון העצום של אינטראקציות אפשריות בעיצוב פפטידים, ייתכן שיהיה אפשרי להתאים פפטידים לתרופות ספציפיות, ולהרחיב את תחולתם מעבר לטיפולי סרטן.
"פריצת דרך זו מאפשרת פיתוח של תרופות דיוק טובות יותר", אמר החוקר הראשי דניאל הלר, ראש המעבדה לננו-רפואה בסרטן ב- תכנית הפרמקולוגיה המולקולרית של Memorial Sloan Kettering Cancer Center. "באמצעות פפטידים שתוכננו במיוחד, נוכל לבנות ננו-תרופות שהופכות את התרופות הקיימות ליותר יעילות ופחות רעילות ואף לאפשר פיתוח תרופות שאולי לא יוכלו לעבוד ללא הננו-חלקיקים הללו".
Naxhije "Gia" Berisha, לשעבר Ph.D. סטודנטית שביצעה חלק גדול מהעבודה הניסויית, הדגישה את הפוטנציאל של גישת הפפטידים: "השתמשנו בבדיקות ניסיוניות כדי לזהות פפטידים מבטיחים ובמודלים חישוביים כדי לנתח את האינטראקציות שלהם עם מולקולות טיפוליות", אמרה "זה מדהים לראות כמה וריאציות פשוטות בפפטיד הרצף עשוי להתאים לתרופות ספציפיות. הדבר מצביע על כך שייתכן שיש התאמה של פפטיד לכל תרופה, מה שעשוי לחולל מהפכה בדרך מתן התרופות."
מסתכלים קדימה
צוות המחקר מאמץ כעת שיטות אוטומציה במעבדה כדי לחדד ולהאיץ את תהליך התאמת התרופות הפפטידים. הצעדים הבאים שלהם כוללים אימות הפוטנציאל של הגישה במגוון רחב יותר של מחלות. אם יצליח, חידוש זה יכול להוביל לטיפולים יעילים יותר, הפחתת תופעות הלוואי וחיסכון משמעותי בעלויות בפיתוח תרופות.