Ključ biofarmakološke „taktike trojanskog konja“ je uporaba nanočestica presvučenih (i time skrivenih) slojem L-fenilalanina, jedne od aminokiselina koje stanice raka koriste u svojem rastu. L-fenilalanin je esencijalna aminokiselina, što znači da ju – mada je vitalno potrebna za život - ne sintetiziraju stanice našeg tijela već ju apsorbiramo iz unešene hrane, prvenstveno iz mesa i mliječnih proizvoda.

Kako su stanice karcinoma također stanice našeg tijela (koje su se međutim „otele nadzoru“, pa rastu nekontrolirano), karcinom također životno ovisi o apsorpciji esencijalnih aminokiselina, spojeva bez kojih ne može rasti i napredovati.

Karcinomsko samouništenje slobodnim radikalima

Tu činjenicu su istraživači sa singapurskog Sveučilišta Nanyang iskoristili za dizajniranje svojevrsnog „trojanskog konja“: u pokusima na miševima, korištena je nanočestica nazvana nano-pPAAM (Nanoscopic phenylalanine Porous Amino Acid Mimic, porozni fenilalaninski nanoskopski imitator aminokiselina). Nakon što je karcinomska stanica pogrešno prepoznala nano-pPAAM kao obični L-fenilalanin i sama ga „pripustila“ u sebe, nano-pPAAM je - predstavljajući se kao prijateljska aminokiselina - uništavao stanice raka učinkovito i specifično, ne oštećujući pritom zdrave tjelesne stanice. Naime, iako opasna za stanice raka, struktura nano-pPAAMa se temelji na nanočesticama silicijevog dioksida koje su klasificirane kao sigurne za ljude.

Do karcinomskog samouništenja dolazi tako što nano-pPAAM u stanici raka potiče prekomjernu produkciju spojeva nazvanih reaktivni oblici kisika (reactive oxygen species, ROS), koji uključuju molekule i ione kisika, superoksidne i peroksidne anione, te hidroksilne radikale i ione. Normalne tjelesne stanice posjeduju stanične obrambene mehanizme za 'detoksikaciju' od ROS-molekula, no karcinomske stanice se ne uspijevaju nositi s povećanom produkcijom tih reaktivnih molekula i slobodnih radikala. Tako nano-pPAAM „spaljuje“ stanice raka iznutra, a susjedne zdrave stanice ostavlja netaknutima.

Istraživanje je objavljeno u stručnom časopisu Small, specijaliziranom za praćenje inovacija na području mikro- i nano-tehnologije.

"Suprotno klasičnom biofarmakološkom pristupu, naša je ideja bila da se nanomaterijal ne mora koristiti na uobičajen način - kao pasivni nosač - već ga se može koristiti kao aktivni lijek", kaže Dalton Tay, specijalist za nanomaterijale sa Sveučilišta Nanyang. "Nano-pPAAM sâm po sebi posjeduje selektivnost i sposobnost uništavanja karcinomskih stanica, dakle ima toksična svojstva koja ne treba aktivirati nikakvim vanjskim podražajima. Aminokiselina L-fenilalanin ovdje djeluje kao trojanski konj, plašt kojim se maskira nano-ubojica kako bi lakše ušao unutar karcinomske stanice koju potom uništava."

Visoka učinkovitost bez štetnih nuspojava

U do sada provedenim pokusima na miševima pokazano je da nano-pPAAM ubija oko 80% stanica karcinoma dojke, kože i želuca, što je otprilike jednaka učinkovitost koju imaju trenutno dostupni lijekovi za kemoterapiju. No, nano-pPAAM tu učinkovitost postiže bez nuspojava svojstvenih kemoterapijskim lijekovima.

Posljednjih godina nanočestice su stekli svojevrstan hype-status u farmakologiji karcinoma: mnogo novih studija u zadnje vrijeme proučavalo je načine na koje nanočestice mogu djelovati na stanice raka, a da pritom previše ne ometaju zdrave stanice u ostatku tijela. No u svim tim pokusima nanočestice su obično korištene kao pasivni nosači „natovareni“ lijekovima, što ovdje nije slučaj. Korištenje nanočestice kao aktivnog lijeka moglo bi biti od izuzetne koristi kod remisija (ponovljene pojave) karcinoma, koji naposlijetku postanu otporni na lijekove kojima ih bombardiramo: kod nano-pPAAMa nema korištenja lijekova, pa tako ni nema ničega na što bi stanice raka mogle postati otporne.

Mada bi trojanska taktika korištenja nanočestica skrivenih u esencijalnu amniokiselinu mogla pojednostaviti ovakvu vrstu liječenja, bit će još potrebno prijeći složeni put kojim takvi laboratorijski testovi na pokusnim životinjama dovode do stvaranja učinkovitih i sigurnih tretmana za ljude. No, iako su do sada provedeni samo na miševima, rani rezultati su zaista obećavajući.  

"Ovaj novi pristup mogao bi imati velik utjecaj na stanice raka koje nisu reagirale na konvencionalno kemoterapijsko liječenje", kaže specijalistica za rak dojke Tan Ern Yu iz bolnice Tan Tock Seng u Singapuru, jedna od neovisnih stručnih recenzentkinja rezultata istraživanja.