ساینس آلرت: درمان جدیدی که به طور ایمن سلول های سرطانی را با نور از بین می برد

درمان سرطان راه درازی را پیموده است، اما بسیاری از درمان‌های امروزی هنوز هزینه بالایی دارند: نه تنها مالی، بلکه فیزیکی و عاطفی. شیمی درمانی و پرتودرمانی ابزارهای حیاتی هستند، اما اغلب به سلول های سالم همراه با سرطان آسیب می رسانند و بیماران را خسته و آسیب پذیر در برابر عوارض جانبی طولانی مدت می کنند.

در سرتاسر جهان، محققان در جست‌وجوی درمان‌هایی هستند که هم مؤثر و هم ملایم باشند و بتوانند تومورها را دقیقاً هدف قرار دهند و در عین حال بقیه بدن را حفظ کنند.

اکنون محققان آمریکایی از یک درمان نویدبخش جدید مبتنی بر نور پرده برداری کرده اند که می تواند روش درمان سرطان را تغییر دهد. کشف آنها نور LED نزدیک به مادون قرمز را با تکه های نانوسکوپی اکسید قلع، معروف به نانوفلکه های SnOx، ترکیب می کند تا سلول های سرطانی را از بین ببرد و سلول های سالم را آسیب نبیند.

مطالب مرتبط: مطالعه نشان می‌دهد که واکسن‌های mRNA COVID به مبارزه با سرطان نیز کمک می‌کنند

این یک پیشرفت مهم در درمان نوری است، تکنیکی که از نور برای گرم کردن و از بین بردن تومورها استفاده می کند.

در این مورد، فرآیند به جای لیزرهای تخصصی به سیستم‌های LED ارزان و در دسترس متکی است. این رویکرد آسیب به بافت اطراف را کاهش می دهد و ممکن است روزی جایگزین ایمن تر و کم تهاجمی تر برای شیمی درمانی یا پرتودرمانی باشد.

در قلب این نوآوری یک مفهوم ساده وجود دارد: استفاده از نور برای ایجاد گرمای موضعی که سلول های سرطانی را هدف قرار داده و از بین می برد. این تیم نانوفله های SnOx را برای جذب موثر نور مادون قرمز نزدیک، طول موجی که می تواند به طور ایمن به بافت بیولوژیکی نفوذ کند، طراحی کرد.

هنگامی که این نانوذره ها روشن می شوند، به عنوان گرم کننده های میکروسکوپی عمل می کنند و گرمای کافی برای مختل کردن غشای سلول های سرطانی و پروتئین ها تولید می کنند و در نهایت باعث مرگ سلولی می شوند. بافت‌های سالم تا حد زیادی تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند، زیرا حساسیت کمتری نسبت به گرما دارند و به دلیل اینکه می‌توانند به طور خاص سلول‌های بدخیم را هدف قرار دهند.

این فرآیند گرمایش هدفمند، که به عنوان فوتوترمال درمانی شناخته می شود، به مکانیسم فیزیکی و نه شیمیایی متکی است. این بدان معنی است که می تواند از بسیاری از عوارض جانبی سیستمیک که معمولاً با شیمی درمانی دیده می شود جلوگیری کند.

سیستم‌های فتوترمال سنتی از لیزر استفاده می‌کنند زیرا می‌توانند نور را دقیقاً در عمق بافت متمرکز کنند. با این حال، همین شدت می تواند به سلول های سالم نیز آسیب برساند، به تجهیزات گران قیمت نیاز دارد و استفاده را به امکانات بسیار تخصصی محدود می کند.

در این مطالعه، محققان لیزرها را با دیودهای ساطع نور (LED) جایگزین کردند که طیف نوری ملایم‌تر و وسیع‌تری از خود ساطع می‌کنند. ال ای دی ها گرمای یکنواخت تری ایجاد می کنند و احتمال سوختن یا آسیب رساندن به بافت سالم بسیار کمتر است. آنها همچنین ارزان و قابل حمل هستند و برای استفاده بالینی یا حتی خانگی بسیار مناسب هستند.

در مطالعات آزمایشگاهی، نور LED همراه با نانوفلکه های SnOx تا 92 درصد از سلول های سرطانی پوست و 50 درصد از سلول های سرطانی روده بزرگ را در عرض 30 دقیقه از بین برد. سلول های سالم پوست انسان تحت تأثیر قرار نمی گیرند.

این سطح از انتخاب، این روش را به ویژه برای سرطان هایی مانند ملانوم و کارسینوم سلول بازال که می توان مستقیماً با قرار گرفتن در معرض نور درمان کرد، امیدوارکننده می کند. چنین دقتی در میان فناوری‌های فتوترمال نادر است که اغلب خطر آسیب رساندن به بافت اطراف را دارند.

علم زیربنایی به همان اندازه مهم است. اکسید قلع یک ماده پایدار و زیست سازگار است که قبلاً در الکترونیک استفاده می شود.

محققان با تبدیل دی سولفید قلع (SnS2) به نانوفلکه های اکسید قلع اکسیژن دار، ساختارهایی ایجاد کردند که نور مادون قرمز نزدیک را بسیار موثرتر جذب می کنند.

این تبدیل عملکرد فتوترمال را بهبود می بخشد و اجازه می دهد تا نانوفلکه ها با استفاده از روش های سنتز آبی و غیر سمی ساخته شوند. این فرآیند از حلال‌های مضر و مراحل ساخت گران قیمت جلوگیری می‌کند و آن را مقیاس‌پذیر، پایدار و مناسب برای کاربردهای پزشکی می‌کند.

این تیم دستگاه‌های LED فشرده‌ای را پیش‌بینی می‌کنند که می‌توانند مستقیماً روی پوست پس از برداشتن تومور با جراحی اعمال شوند تا سلول‌های بدخیم باقی‌مانده را از بین ببرند و خطر عود را کاهش دهند.

به عنوان مثال، پس از برداشتن ملانوم یا کارسینوم سلول بازال، یک دستگاه ال ای دی پچ مانند می تواند نور متمرکزی را برای فعال کردن نانوذرات در محل جراحی ارائه دهد. این نوع درمان خانگی و قابل حمل می‌تواند مراقبت‌های پس از جراحی سرطان را ایمن‌تر، راحت‌تر و کمتر به مراجعات بیمارستانی وابسته کند.

این نوآوری همچنین راه را برای درمان های ترکیبی باز می کند. درمان فتوترمال می‌تواند سلول‌های سرطانی را نسبت به سایر اشکال درمانی، مانند ایمونوتراپی یا داروهای هدفمند آسیب‌پذیرتر کند.

گرمای تولید شده توسط نور می‌تواند سلول‌های تومور را ضعیف کند، غشاهای آن‌ها را نفوذپذیرتر کند و پاسخ‌های ایمنی را تحریک کند که به بدن کمک می‌کند سرطان را شناسایی و از بین ببرد. ادغام فوتوترمال درمانی مبتنی بر LED با سایر رویکردها می‌تواند برنامه‌های درمانی را دقیق‌تر، مؤثرتر و سمی‌تر کند.

اگرچه هنوز در مراحل اولیه است، اما محققان در حال اصلاح فناوری و کاوش در کاربردهای جدید هستند. آنها در حال مطالعه این هستند که چگونه طول موج ها و زمان های مختلف قرار گرفتن در معرض نتایج را تحت تاثیر قرار می دهند، و در حال بررسی این هستند که آیا مواد دیگری مشابه اکسید قلع می توانند به بافت های عمیق تر، مانند آنهایی که تحت تاثیر سرطان سینه یا کولورکتال قرار گرفته اند، برسند.

یکی دیگر از حوزه‌های توسعه، سیستم‌های نانوفلکه قابل کاشت است: دستگاه‌های زیست سازگار کوچکی که می‌توانند کنترل فتوترمال مداوم را در داخل بدن فراهم کنند.

پتانسیل دسترسی یکی از هیجان انگیزترین جنبه های این کار است. از آنجایی که دستگاه‌های مبتنی بر LED ارزان هستند و کار با آن‌ها آسان است، می‌توان از آن‌ها در مناطق کم منابعی که دسترسی به مراقبت‌های سرطانی محدود است استفاده کرد.

این می تواند درمان پیشرفته را با گسترش آن فراتر از بیمارستان های بزرگ دموکراتیک کند. برای سرطان‌های سطحی که زود تشخیص داده می‌شوند، درمان LED حتی می‌تواند در روش‌های سرپایی یا زیبایی گنجانده شود و زمان بهبودی را کاهش دهد و کیفیت زندگی را بهبود بخشد.

ایمنی یکی دیگر از مزایای مهم است.

شیمی درمانی به سلول های سالم در حال تقسیم سریع بدن آسیب می رساند و پرتودرمانی می تواند به بافت طبیعی آسیب برساند و باعث خستگی یا زخم شود. برعکس، فتوترمال درمانی، اثرات آن را به ناحیه روشن محدود می کند. هیچ سمیت سیستمیک، آسیب تجمعی اندام و حداقل ناراحتی ایجاد نمی کند.

این دقت بالا هم از هدف‌گیری نوری و هم از انتخاب بیولوژیکی نانوذره‌ها ناشی می‌شود که ترجیحاً سلول‌های سرطانی را به دلیل تغییر متابولیسم و ​​حساسیت بیشتر به استرس حرارتی گرم می‌کنند.

گام بعدی ترجمه این یافته های آزمایشگاهی به آزمایشات پیش بالینی و در نهایت انسانی است. اگرچه کار زیادی باقی مانده است، درمان فتوترمال مبتنی بر LED می‌تواند یک تغییر بازی در روش درمان سرطان باشد و درمان‌ها را دقیق‌تر، در دسترس‌تر و انسانی‌تر کند.

نور، یکی از ساده ترین انرژی های طبیعت، می تواند به یک ابزار پزشکی قدرتمند برای از بین بردن انتخابی تومورها بدون آسیب رساندن به بافت سالم تبدیل شود. با نوآوری هایی مانند نانوفلکه های SnOx، چشم انداز درمان سرطان غیرتهاجمی، موضعی و مناسب برای بیمار به واقعیت نزدیک می شود.

جاستین استبینگ، استاد علوم زیست پزشکی، دانشگاه آنگلیا راسکین

این مقاله از The Conversation تحت مجوز Creative Commons بازنشر شده است. مقاله اصلی را بخوانید.