חוקרים בטכניון פיתחו מערכת ננומטרית מיוחדת להסעת תרופות לטיפול בילדים חולי סרטן

המערכת משפרת משמעותית את יעילותן של תרופות אנטי-סרטניות ומפחיתה בכ-90% את מינון התרופה הנדרש

פרופ' אלחנדרו סוסניק

פרופ' אלחנדרו סוסניק. קרדיט צילום : ניצן זוהר, דוברות הטכניון

הטיפולים הקיימים לחולי סרטן מבוגרים אינם יעילים במיוחד לילדים חולי סרטן. זאת משום שתאי הסרטן אצל הילד החולה שונים בהיבטים כגון מאפיינים גנטיים, דפוסי גדילה ומסלולי התפתחות, והטיפול הכימותרפי הקונבנציונלי עלול לגרום לו נזק רב במיוחד.

זה הרקע לפיתוחה של מערכת חדשנית להסעת תרופות אנטי-סרטניות. מערכת זו, שפותחה בטכניון, הובילה לשיפור דרמטי ביעילותה של התרופה האנטי-סרטנית ולהפחתה של כ-90% במינון התרופה. את המערכת פיתח פרופ' אלחנדרו סוסניק מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים עם הסטודנטית אלכס בוקצ'ין ועמיתיהם מבית החולים הפדיאטרי בברצלונה. המחקר פורסם בכתב העת היוקרתי לשחרור מבוקר (Journal of Controlled Release).

סרטן הוא גורם המוות העיקרי בילדים מעל גיל שנה ברוב העולם המערבי. העברת תרופות באמצעות חלקיקים ננומטריים היא טכנולוגיה מבטיחה מאוד הצפויה לשנות את פני הרפואה. טכנולוגיה זו רלוונטית במיוחד להעברה של תרופות אנטי-סרטניות לתוך הגידול. עם זאת, למרות המחקר והפיתוח הנרחבים בנושא זה, יישומה של הטכנולוגיה עבור ילדים חולי סרטן כמעט לא נחקר עד היום. זאת בין השאר בשל המגבלה על השתתפות ילדים במחקרים קליניים ובשל ההבדלים בפיזיולוגיה של ילדים בגילים שונים.

הפיתוח שהוביל פרופ' סוסניק מבוסס על העברה חכמה של התרופה הכימותרפית דסטיניב  (Dasatinib) באמצעות אריזה ננומטרית. אריזה זו מכוונת את התרופה לתוך התאים הסרטניים בלבד ומפחיתה מאוד את החשיפה של איברים אחרים לתרופה.

דסטיניב היא תרופה מאושרת הנמכרת כיום בעולם. תרופה זו פועלת על טירוזין קינאז – אנזים המהווה מעין מתג להפעלה וכיבוי של תהליכים שונים בתא. אחד התהליכים האלה הוא עיבוי והתחלקות של התא, ולכן מוטציה באנזים זה עלולה להוביל להתחלקות בלתי מבוקרת של תאים – כלומר לגידול סרטני.

הסטודנטית אלכס בוקג'ין

הסטודנטית אלכס בוקצ'ין. קרדיט צילום : ניצן זוהר, דוברות הטכניון

דסטיניב, הניתנת כיום בטבליות לבליעה, פועלת כאמור על הטירוניז קינאז ומחזירה אותו לפעילות תקינה. עם זאת, בגופו של המטופל משתחררת התרופה באופן לא ממוקד וכך פוגעת גם בתאים בריאים. הטכנולוגיה החדשה נועדה למנוע תופעה זו באמצעות הובלת התרופה אל התאים הסרטניים בלבד וכך להביא את יעילותה למקסימום מבלי שתפגע ברקמות בריאות.

האריזה בנויה ממיצלות פולימריות – מבנים ננומטריים הנוצרים מהצטברות ספונטנית של פולימרים במים ונחשבים דרך מצוינת להעברת תרופות, בין השאר בשל גודלם הזעיר (10 עד 300 ננומטר). החידוש המכריע במחקר של פרופ' סוסניק הוא הוספת סוכר לפלטפורמה הננומטרית. התא הסרטני מזהה את הסוכר וכך מושך לתוכו את הפלטפורמה, המשחררת את התרופה בתוך התא.

בניסוי המעבדה שביצעה קבוצת המחקר של פרופ' סוסניק הודגמה יעילותה של המערכת: הפלטפורמה החדשה הגדילה משמעותית את כמות התרופה המגיעה לגידול וכך צמצמה בשיעור דרמטי (כ-90%) את מינון התרופה הנדרש לחיסול תאי סרקומה – גידול סרטני בשרירים ובעצמות, המהווה 10% מהגידולים בילדים.

יעילות המערכת הודגמה גם בניסוי בעכברים (in vivo). הפלטפורמה שיפרה משמעותית את החדרת התרופה לחלק התפקודי (פרנכימה) בתאים הסרטניים. יתר על כן, השימוש בפלטפורמה הננומטרית הובילה להארכה דרמטית (42%) של תוחלת החיים של העכברים מ-19 יום (בקבוצת הביקורת) ל-27 יום.

לסיכום, ניסוי המעבדה והניסוי ביצור החי הראו כי בניגוד לצריכת התרופה בבליעה, כנהוג, צריכתה באמצעות המערכת החדשה מובילה להצטברות סלקטיבית שלה בתאים הסרטניים בלבד. פירוש הדבר הוא שיעילות התרופה גוברת, ובה בעת רקמות בריאות אינן נפגעות וכך נמנעות תופעות הלוואי השונות המאפיינות טיפולים כימותרפיים רבים.

באיור: הכנת הפלטפורמה (מיצלות פולימריות) להסעת מעכב הטירוזין קינאז, המסומן בכדוריות כחולות

באיור: הכנת הפלטפורמה (מיצלות פולימריות) להסעת מעכב הטירוזין קינאז, המסומן בכדוריות כחולות

המאמר ב- Journal of Controlled Release מסכם מחקר בן שלוש שנים, שהוביל להצלחה ראשונה בהעברת התרופה דסטיניב באמצעות ננו-חלקיקים ולהדגמה ראשונה של הצטברות ממוקדת של החלקיקים בגידול ברקמה החולה במודל של סרטן ילדים בחיית ניסוי. המחקר נתמך על ידי הטכניון ומענקי המועצה האירופית.

פרופ' סוסניק, המוביל את תוכנית הלימודים המשותפת לפקולטה למדע והנדסה של חומרים ולפקולטה לביולוגיה, נולד בארגנטינה והשלים לימודי רוקחות באוניברסיטת בואנוס איירס. ב-1997 עלה לישראל בפעם הראשונה ואז השלים תואר שלישי באוניברסיטה העברית. לאחר מכן יצא לפוסט-דוקטורט באוניברסיטת טורונטו בקנדה. משם חזר עם אשתו לאוניברסיטת בואנוס איירס, "אבל תמיד ידעתי שאני רוצה מקום אחר. בפברואר 2013 קיבלתי הזמנה מהטכניון, וזאת הייתה הצעה שאי אפשר לסרב לה."

בעקבות ההזמנה הוא עלה לישראל בשנית ב-28 בדצמבר 2013 וכיום הוא חבר סגל בפקולטה למדע והנדסה של חומרים וחבר ב-TICC (המרכז המשולב לחקר הסרטן בטכניון) וב-RBNI (מכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה בטכניון). בטכניון הוא מתמקד בפיתוח טיפולים ייעודיים לילדים חולי סרטן, וזאת משום ש"מדובר בקהל יעד מאוד מפוצל מבחינה פיזיולוגית ולכן פחות כדאי מבחינה כלכלית עבור חברות התרופות. ההבדלים בין ילדים בגילים שונים גדולים מאוד, וחברות התרופות אינן רוצות להשקיע במחקר ופיתוח עבור קבוצות גיל צרות מאוד. הבעיה הנוספת היא שכאמור, הפיזיולוגיה של הילד שונה מאוד מזו של המבוגר ולכן הגידול מתפתח אצלו אחרת. גם השפעתן של תרופות על הגידול אינה דומה. לכל זה נוספת העובדה שניסויים קליניים כמעט אינם נערכים בילדים מסיבות ברורות. אני מקווה שהפלטפורמה שפיתחנו תשפר את המצב ותשמש להעברת ספקטרום רחב של תרופות אנטי-סרטניות."

למאמר המלא לחצו כאן