Νανο-όπλο κατά της αθηροσκλήρυνσης. Nanoparticle chomps away plaques that cause heart attacks

Μικροσκοπικοί σωλήνες μεταφέρουν στις αρτηρίες φάρμακο-καθαριστικό των αθηρωματικών πλακών. Scientists have invented a nanoparticle that eats away -- from the inside out -- portions of plaques that cause heart attacks. Illustration of atherosclerotic plaque in blood vessel. Credit: © MP / Adobe Stock

Ο δούρειος ίππος ήταν, ως γνωστόν, ο καταλύτης για τη λήξη του Τρωικού Πολέμου υπέρ των Ελλήνων. Αυτό ακριβώς το τέχνασμα χρησιμοποίησαν… πολυμήχανοι επιστήμονες στις ΗΠΑ (μεταξύ των οποίων και ο ελληνικής καταγωγής δρ Παύλος Τσαντίλας) στην προσπάθειά τους να λήξουν έναν άλλον, σύγχρονο αυτή τη φορά, πόλεμο που μετράει εκατομμύρια θύματα παγκοσμίως: πρόκειται για τον πόλεμο με την αθηροσκλήρυνση (ή αθηροσκλήρωση), μια πάθηση των αρτηριών κατά την οποία στα αρτηριακά τοιχώματα σχηματίζονται πλάκες που αποτελούνται από χοληστερόλη καθώς και άλλες ουσίες και προϊόντα του μεταβολισμού των κυττάρων προκαλώντας στένωση και οδηγώντας τελικώς σε καρδιακά και εγκεφαλικά επεισόδια. Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ και το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν μετέφεραν μάλιστα τον πόλεμο με τις αθηρωματικές πλάκες στη…  νανοκλίμακα και δημιούργησαν «νανο-δούρειους ίππους» οι οποίοι κλείνουν μέσα τους μια θεραπεία που κάνει τις αρτηρίες… λαμπίκο (όπως τουλάχιστον έχουν μέχρι στιγμής δείξει πειράματα σε ποντίκια).

Η νέα μελέτη σχετικά με τα νανοσωματίδια που υπόσχονται αποτελεσματικότερη αντιμετώπιση της αθηροσκλήρωσης δημοσιεύθηκε στις 27 Ιανουαρίου στην έγκριτη επιθεώρηση «Nature Nanotechnology». Όπως ανέφερε ο ένας εκ των δύο κύριων συγγραφέων της, καθηγητής Αγγειακής Χειρουργικής και Καρδιαγγειακής Ιατρικής του Πανεπιστημίου Στάνφορντ δρ Νίκολας Λίπερ (ο έτερος κύριος συγγραφέας ήταν ο δρ Μπράιαν Σμιθ, αναπληρωτής καθηγητής Βιοϊατρικής Μηχανικής στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν), η αθηροσκλήρυνση αποτελεί έναν από τους μεγαλύτερους «δολοφόνους» σε παγκόσμιο επίπεδο. «Οι διαθέσιμες θεραπείες αντιμετωπίζουν τους παράγοντες κινδύνου της αθηροσκλήρυνσης όπως η υψηλή αρτηριακή πίεση και η υψηλή χοληστερόλη, ωστόσο δεν επιτυγχάνουν να αντιμετωπίσουν τη συσσώρευση νοσούντων κυττάρων και τη φλεγμονή στα αρτηριακά τοιχώματα».

Τα νανοσωματίδια έχουν ένα σημαντικό συγκριτικό πλεονέκτημα σε σχέση με τις υπάρχουσες θεραπείες, σύμφωνα με τον καθηγητή Λίπερ: προσφέρουν «ιατρική ακριβείας». «Χρησιμοποιήσαμε νανοσωλήνες οι οποίοι εντός τους μετέφεραν μια πολύτιμη θεραπεία που συρρικνώνει την αθηρωματική πλάκα χωρίς να επηρεάζει τα υγιή κύτταρα».

Παραπλανητικά σήματα

The dotted line outlines the atherosclerotic artery and the green represents our nanoparticles, which are in the plaque. The red indicates macrophages, which is the cell type that the nanoparticles are stimulating to eat the debris. Credit: Bryan Smith, Michigan State University

Πώς επετεύχθη αυτή η συρρίκνωση; Για να δοθεί απάντηση στο συγκεκριμένο ερώτημα πρέπει να πάμε πίσω και να δούμε τον μηχανισμό που εξαρχής επιτρέπει την εναπόθεση των αθηρωματικών πλακών στα αγγεία. Νοσούντα λοιπόν και ετοιμοθάνατα κύτταρα τα οποία αποτελούν κύρια «συστατικά» των αθηρωματικών πλακών αποστέλλουν ένα σήμα «μη με φας!» προς τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος – ονομάζονται μακροφάγα – που είναι υπεύθυνα για την απομάκρυνση των «σκουπιδιών» από τον οργανισμό. Οι νανοσωλήνες που ανέπτυξε η ομάδα του δρος Σμιθ στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν αναλαμβάνουν τον ρόλο των μεταφορέων μιας φαρμακευτικής ουσίας η οποία μπορεί να «σβήσει» το σήμα «μη με φας!» που στέλνουν τα κύτταρα της αθηρωματικής πλάκας προς τα μακροφάγα.

Έτσι τα μακροφάγα «κουβαλούν» μαζί τους αυτούς τους «νανο-δούρειους ίππους» ταξιδεύοντας προς τη φλεγμονώδη αρτηριακή πλάκα και διεισδύοντας εντός της «τρώνε» (ως οφείλουν) τα νοσούντα και ετοιμοθάνατα κύτταρα που την αποτελούν συρρικνώνοντάς την. «Αυτό που ουσιαστικά πετύχαμε με τη συγκεκριμένη προσέγγιση ήταν να επανενεργοποιήσουμε την ικανότητα των μακροφάγων να αναγνωρίζουν ως νοσούντα τα κύτταρα της αθηρωματικής πλάκας και να τα απομακρύνουν» είπε ο δρ Λίπερ.

Ενθαρρυντικά ευρήματα

Τα σχετικά πειράματα… καθαρισμού διεξήχθησαν σε ποντίκια και, όπως προέκυψε, η νανοθεραπεία κατάφερε να μειώσει την αθηρωματική πλάκα τόσο σε θηλυκά όσο και σε αρσενικά πειραματόζωα που δεν είχαν πολύ σοβαρή αθηρωμάτωση κατά 40%. Σε ποντίκια με πιο προχωρημένη αθηρωμάτωση η συρρίκνωση της πλάκας ήταν της τάξεως του 20%. Και όχι μόνο αυτό: «Το μεγάλο πλεονέκτημα της μεθόδου είναι ότι είναι στοχευμένη, με αποτέλεσμα να επηρεάζει κατά το ελάχιστο δυνατό τα υγιή κύτταρα. Έτσι έχουμε πολύ λιγότερη τοξικότητα εκτός των περιοχών-στόχων και δεν εμφανίζονται παρενέργειες όπως αναιμία και οργανικές βλάβες» σημείωσε ο καθηγητής.

Αυτού του είδους η νανοθεραπεία μπορεί να αποδειχθεί «θησαυρός» και για άλλες νόσους όπως ο καρκίνος, τόνισε ο δρ Λίπερ. «Και αυτό διότι οι όγκοι είναι επίσης πλούσιοι σε μακροφάγα τα οποία θα μπορούσαν να ενεργοποιούνται από τους «δούρειους ίππους» μας ώστε να καταστρέφουν τα καρκινικά κύτταρα».

Ποιο είναι το επόμενο βήμα για την ομάδα, ρωτήσαμε τον καθηγητή. Όπως μας απάντησε, «τα αποτελέσματα που είχαμε στα ποντίκια ήταν άκρως ενθαρρυντικά – η προσέγγιση ήταν αποτελεσματική και καλά ανεκτή -, ωστόσο απαιτούνται τώρα περαιτέρω φαρμακολογικές και τοξικολογικές μελέτες καθώς και μελέτες σε μεγαλύτερα μοντέλα ζώων προτού φθάσουμε σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους οι οποίες ελπίζουμε ότι θα ξεκινήσουν μέσα στα επόμενα χρόνια. Απώτερος στόχος μας είναι βέβαια να φθάσουμε κάποια ημέρα σε ευρεία εφαρμογή της νανο-μεθόδου σε ασθενείς». Σημειώνεται ότι οι ερευνητές έχουν ήδη υποβάλει αίτηση για κατοχύρωση ευρεσιτεχνίας της νέας προσέγγισης, η οποία ελπίζεται ότι θα «δαμάσει» το «μαύρο άτι» που ονομάζεται αθηρωμάτωση στο μέλλον.

Η ελληνική συμμετοχή στη μελέτη

Dr. med. univ. Pavlos Tsantilas

Ο δρ Παύλος Τσαντίλας συμμετείχε στη συγκεκριμένη μελέτη ενόσω έκανε το μεταδιδακτορικό του στο εργαστήριο του δρος Λίπερ στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ ενώ σήμερα εργάζεται ως ερευνητής και ειδικευόμενος γιατρός στην Αγγειακή Χειρουργική στο νοσοκομείο Rechts der Isar του Τεχνικού Πανεπιστημίου του Μονάχου. Μισός Έλληνας, όπως μας είπε ο ίδιος (ο πατέρας του είναι από τη Θεσσαλονίκη), γεννήθηκε στο Άουγκσμπουργκ κοντά στο Μόναχο. Η έρευνά του αλλά και η κλινική πρακτική του επικεντρώνονται στις αθηρωματικές πλάκες. «Η ανάπτυξη αλλά και η ρήξη των αθηρωματικών πλακών αποτελούν έναν άκρως πολύπλοκο παθολογικό μηχανισμό. Η ρήξη μιας αθηρωματικής πλάκας οδηγεί σε εγκεφαλικό επεισόδιο ή καρδιακή προσβολή – κύριες αιτίες αναπηρίας και θανάτου παγκοσμίως». Στη διαδικασία της αθηρωμάτωσης προτού επέλθει η ρήξη της πλάκας φαίνεται ότι μπορούν να βάλουν «φρένο» τα νανοσωματίδια, όπως είδε η ερευνητική ομάδα στην οποία συμμετείχε ο ελληνικής καταγωγής ερευνητής. «Τα νανοσωματίδια αποτελούν πολύ εκλεπτυσμένα εργαλεία που επιτρέπουν συγκεκριμένη στόχευση στην περιοχή ενδιαφέροντος. Στη συγκεκριμένη περίπτωση συσσωρεύονται στα μακροφάγα και µε τη σειρά τους τα μακροφάγα συσσωρεύονται στις αθηρωματικές πλάκες. Όπως είδαμε, μπορούν να αποτελέσουν πολύ καλούς μεταφορείς θεραπείας αποκλειστικά στην περιοχή-στόχο επιδρώντας παράλληλα λίγο έως καθόλου στους περιβάλλοντες υγιείς ιστούς. Η προσέγγιση αυτή μπορεί να συμβάλει μαζί με άλλες στην αντιμετώπιση νόσων στις οποίες απαιτείται στοχευμένη θεραπεία».

Πηγές: Alyssa M. Flores, Niloufar Hosseini-Nassab, Kai-Uwe Jarr, Jianqin Ye, Xingjun Zhu, Robert Wirka, Ai Leen Koh, Pavlos Tsantilas, Ying Wang, Vivek Nanda, Yoko Kojima, Yitian Zeng, Mozhgan Lotfi, Robert Sinclair, Irving L. Weissman, Erik Ingelsson, Bryan Ronain Smith, Nicholas J. Leeper. Pro-efferocytic nanoparticles are specifically taken up by lesional macrophages and prevent atherosclerosis. Nature Nanotechnology, 2020; DOI: 10.1038/s41565-019-0619-3 - https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200128114720.htm - https://www.tovima.gr/2020/02/16/science/nano-oplo-kata-tis-athirosklirynsis/