Kuidas testida vähiravimeid? Appi tuleb kasvaja kiibil!
Teadlased on välja töötanud miniatuurse vähkkasvaja kiibil, mis loodetavasti aitab tõhustada vähivastast võitlust.
Maailma tervishoiuorganisatsiooni WHO 2018. aasta andmetel suri tol aastal maailmas vähki 9,6 miljonit inimest. Vähiravimite arendamisse panustatud tohutuid summasid ja aega arvestades võib see tunduda rabavalt suur arv, kuid tegelikult jõuavad patsientideni vaid mõned arendamisel olevatest ravimitest.
Kuni 43% eksperimentaalsetest vähiravimitest põrub mõnes katsetusvoorus; osalt on selle põhjuseks puudujäägid katsemudelite konstrueerimisel.
Teadusajakirja Biomaterials 2020. aasta jaanuarinumbris avaldatud uurimuse autorid on konstrueerinud kiipmudeli, mis matkib senisest täpsemalt bioloogilisi soonestikke ja aitab paremini hoomata, kuidas mõjutab verevool tegelikult ravimite toimetamist kasvajasse.
Uurimuse esimene autor Yuji Nashimoto avaldas lootust, et taoline lähenemine võib aidata lahendada mitu senirakendatud ravimiarendus-mudelitega kaasnenud probleemi nagu suutmatus korrektselt matkida inimbioloogia teatud aspekte, nt soonestikke.
„Potentsiaalseid vähivastaseid ühendeid testitakse loomamudelitel ja katseklaasis kasvatatud rakukultuurides. Paraku ei ole selliste katsete tulemusi sageli võimalik üle kanda inimeste bioloogiale,“ nentis Nashimoto. „Lisaks puuduvad katseklaasis kasvatatud rakkudel ruumiline struktuur ja veresooned ehk nn vaskulatuur, mis neid elus hoiaksid. Niisiis mõtlesime välja, kuidas konstrueerida seadeldis, mis need kitsaskohad lahendaks.“
Selleks projekteerisid uurimisrühma liikmed mündisuuruse kiip-kasvaja, mille keskel on ühe millimeetri sügavune lohk ja servades hulk 100 mikromeetriseid nn mikroposte (ingl micropost).
Mõne päeva jooksul kasvasid veresooned piisavalt, et ühenduda kiibi keskel olevate kasvajarakkudega. Kui selline soon-raamistik oli loodud, sai töörühm katsetada, kuidas see reageerib ravimite manustamisele.
Autorid tunnistavad, et nende loodud soonestik kiibil pole esimene omataoline, küll aga on see esimene, mille ehitamise eesmärk on ravimite kohaletoimetamise katseline testimine.
„Taoline „varustatav soonestik“ (ingl perfusable vasculature) võimaldab viia süsteemi toitaineid ja ravimeid nii, et seade matkib edukalt inimorganismis toimuvaid protsesse,“ selgitas Nashimoto. „See annab meile selgema pildi konkreetsete vähiraviks mõeldud ühendite tõhususest.“
Töörühm täheldas, et staatilistes tingimustes, mil toitained ja hapnik läbi soonkonna ei liikunud, oli ravimite manustamine tõhusam kui aktiivse toitainevoolu ajal.
Taoline üllatav, ent oluline avastus annab mõista, et tüüpilised kiipmudelid ei pruugi piisavalt hästi matkida seda, kuidas võib vähiravim käituda patsiendi organismis. Teisisõnu — vastavate mudelite staatiline olemus võib ravimi eeldatavat tõhusust laboratoorsete katsete käigus üle võimendada.
Täiendavate katsete käigus selgitas teadlaste töörühm välja, et ravimite suuremad annused on pideva toitainevoolu puhul tõhusamad.
„Meie hüpoteesi kohaselt kaaluvad toitainevoolu mõjud väikeste annuste juures üles kasvajavastase ravimi mõjud,“ osutas uurimuse juhtiv autor Ryuju Yokokawa. „Meie töö tõendab, et sobivate ravimite otsimise juures on soonestikus toimuva verevoolu mõjude arvestamine oluline.“
Tulevikus peavad uurijad vajalikuks põhjalikumalt välja selgitada, kuidas võib ravimi tõhusust mõjutada nt see, millise voolutempoga ravimit kasvajani viiakse.
Pikemas plaanis usub töörühm, et nende väike seadeldis aitab ravimite väljatöötamist ja katselist testimist parendada.
