ยานขนส่งนาโนกับการรักษามะเร็ง

           นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นพัฒนายานขนส่งขนาดจิ๋ว (nano-sized cargo ships) ขึ้นมา เพื่อช่วยตรวจและรักษาก้อนมะเร็ง ยานเหล่านี้สามารถล่องลอยไปตามกระแสเลือดโดยปราศจากการตรวจจับจากระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายในทันทีทันใด
และยังสามารถขนส่งยารักษามะเร็งและ marker หรือตัวช่วยบ่งชี้ภาวะการเกิดโรคไปยังก้อนเนื้อโดยตรง ซึ่งมิฉะนั้นแล้วลำพังเทคโนโลยีในปัจจุบันไม่สามาถส่งยาไปรักษาก้อนเนื้อนั้นได้เฉพาะจุด และก้อนเนื้อนั้นอาจถูกตรวจไม่พบหรือมองข้ามไป

           งานวิจัยนี้ ถูกพัฒนาขึ้นโดยกลุ่มนักวิจัยจาก มหาวิทยาลัย UC San Diego, UC Santa Barbara และ MIT โดยมีหัวหน้าทีมคือ Prof. Michael Sailor จาก UCSD ยานขนาดจิ๋วนี้มีขนาดแค่ 50 นาโนเมตร ผิวรอบนอกประกอบไปด้วยแถวของโมเลกุลที่สามารถจับและแทรกซึมเข้าไปในเซลล์เนื้องอกของร่างกายได้ ภายในตัวย่านแม่ (mother ship) ได้รับการบรรจุ (encapsulate) ด้วย imaging agent หรือตัวช่วยในการจับภาพและยารักษามะเร็ง ยานนี้ได้รับการปกป้องอย่างดี เนื่องจากตัวยานถูกออกแบบให้ทำด้วยไขมันแปรรูป และสามารถไหลเวียนไปตามกระแสโลหิตได้หลายชั่วโมงก่อนที่จะถูกขับทิ้ง ถ้าหากไม่มีการปกป้องด้วยวิธีพิเศษนี้แล้ว ระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายจะกำจัดสิ่งแปลกปลอมนี้ออกไปโดยเร็ว ที่ผ่านมามียาหลายๆ ตัวที่ดูเหมือนจะใช้ได้ดีในห้องทดลอง แต่เมื่อนำไปใช้จริงกลับไม่ได้ผล สาเหตุก็คือยาเหล่านี้ไม่มีความสามารถในการหลบหลีกระบบภูมิคุ้มกันธรรมชาติของร่างกาย ทำให้ยาสลายตัวก่อนถึงเป้าหมาย หรือไม่ก็ถึงเป้าหมายในระดับความเข้มข้นที่น้อยเกินไป นอกจากนี้ยายังไม่สามารถแยกได้ระหว่างเซลล์เป้าหมายกับเซลล์ปกติ ทำให้ยาซึ่งส่วนใหญ่มีความเป็นพิษ ไปทำลายเซลล์ดีๆ ไปด้วย

           ในอนาคต ยานขนส่งขนาดจิ๋วนี้จะกลายเป็นช่องทางการนำส่งยาที่มีประสิทธิภาพ โดยที่ยาต้านมะเร็งความเข้มข้นสูงๆ จะถูกนำส่งไปยังก้อนเนื้อโดยตรง ความเป็นพิษของยาจึงไม่มีผลกระทบต่ออวัยวะอื่นๆ ของร่างกาย วัสดุที่ใช้สร้างยานนี้ได้ถูกออกแบบให้มีความแข็งแรงพอที่จะป้องกันการรั่วไหลของสารที่บรรจุอยู่ภายในที่ผิวของตัวยานยังมีการเคลือบด้วยโปรตีน F3 ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ได้รับการออกแบบให้มีความจำเพาะกับพื้นผิวของเซลล์มะเร็ง เมื่อ F3 เกาะกับเซลล์มะเร็งจะสามารถฝังตัวเข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์มะเร็งได้ 
  
           สาร 3 ชนิดได้ถูกบรรจุลงไปในยานก่อนที่จะฉีดเข้าหนูทดลอง สารสองตัวมีอนุภาคขนาดนาโน ได้แก่ เหล็กออกไซด์แม่เหล็ก (superparamagnetic iron oxide) และหมุดควันตัมเรืองแสง (fluorescent quantum dots)* ส่วนสารอีกชนิดหนึ่งคือยาต้านมะเร็งด๊อกโซรูบิซิน (doxorubicin) เครื่องตรวจร่างกายที่ใช้สนามแม่เหล็ก (Magnetic Resonance Imaging, MRI)** จะตรวจจับอนุภาคเหล็กออกไซด์โดยภาพจะไปปรากฏอยู่บนหน้าจอ ส่วนอุปกรณ์จับภาพเรืองแสง (fluorescence scanner) จะจับภาพหมุดควันตัม ภาพเรืองแสง (fluorescence image) จากหมุดควันตัมนี้ให้ภาพที่คมชัดกว่า MRI แพทย์สามารถใช้ MRI ในการหาตำแหน่งก้อนเนื้อของร่างกายก่อนทำการผ่าตัด จากนั้นจึงใช้เทคนิคการจับภาพเรืองแสงในขณะผ่าตัดช่วยในการหาและผ่าตัดเอาก้อนเนื้อทั้งหมดออก

           ความพิเศษอีกอย่างหนึ่งของยานจิ๋วนี้คือ ลำพังเพียงยานหนึ่งลำ มันสามารถขนอนุภาค นาโนเหล็กออกไซด์ได้จำนวนมาก ซึ่งช่วยเพิ่มความสว่างให้กับภาพ MRI ส่งผลให้เราเห็นภาพได้ง่ายขึ้น นั่นหมายถึงก้อนเนื้อเล็กๆ จะถูกตรวจพบได้แต่เนิ่นๆ ถือได้ว่านักวิทยาศาสตร์กำลังทำการพัฒนาอุปกรณ์นาโนสำหรับตรวจหาก้อนเนื้อเป้าหมาย (tumor-targeting nanodevices) เพื่อช่วยปรับปรุงการวินิจฉัยโรคมะเร็ง โดยจะทำให้มีการจับภาพก้อนเนื้อได้ดีขึ้น และยังเป็นการช่วยให้การรักษาก้อนเนื้อได้ตรงตามจุด แม้ว่าการสร้างระบบนาโนผสม (hybrid nanosystems) ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคนาโนแบบต่างๆ นี้ ในกลุ่มวิจัยอื่นๆ ก็มีการทำกัน แต่การศึกษานี้นับเป็นตัวอย่างแรกที่ทดลองกับสิ่งมีชีวิต เพื่อใช้ในการส่งยาและการจับภาพแบบต่างๆ ของเนื้อเยื่อที่เป็นโรค
ยานแม่นี้หน้าตาเหมือนเมล็ดถั่วเคลือบช็อคโกแลต โดยมีไขมันที่เข้ากันได้กับร่างกายเปรียบเสมือนเปลือกช็อกโกแล็ต และมีอนุภาคนาโนแม่เหล็ก หมุดควันตัม และยาด๊อกโซรูบิซิน เสมือนเป็นเมล็ดถั่วอยู่ภายใน ยานนี้ล่องลอยไปตามกระแสเลือดเป็นกลุ่มๆ คล้ายกับสายไข่มุกขาดๆ เล็กๆ เมื่อมองผ่านกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ขณะนี้ทีมงานกำลังพัฒนาวิธีการปรับผิวภายนอกของยานด้วยสารเฉพาะทางเคมี “Zip codes” เพื่อให้ตัวยานสามารถเดินทางไปยังก้อนเนื้อ อวัยวะและส่วนอื่นๆ ของร่างกายที่เฉพาะเจาะจงได้
 

* Quantum Dots เป็นสารกึ่งตัวนำโครงสร้างซับซ้อนขนาดระดับนาโน มีสมบัติพิเศษในการนำไปประยุกต์ใช้ทางอิเลคโทรนิกส์–แสง โซลาร์เซลล์ หรือเลเซอร์ได้
** MRI คือเครื่องตรวจร่างกายที่ใช้คลื่นสนามแม่เหล็กช่วยในการสร้างภาพเหมือนจริงของอวัยวะต่างๆ

ขอขอบคุณข้อมูลจาก ดร. พิไลวรรณ เจริญชัย จาก ไทย-นาโน