سرطان بهعنوان خطرناکترین گروه بیماری با رشد کنترل نشده سلولی طبقهبندی میشود. در بین بیماریهای غیر عفونی، سرطان یکی از عوامل اصلی مرگ و میر در سطح جهان است. سرطان به سلول هایی گفته می شود که خارج از کنترل رشد می کنند و به بافت های دیگر حمله می کنند. در واقع سرطان نتیجه تکثیر کنترل نشده سلول هایی است که در آنها آپوپتوز، اتفاق نیفتاده است.
آپوپتوز چیست؟
آپوپتـوز از واژه لاتین به معنای افتادن گرفته شده است. آپـوپتوز، فرآیند مرگ برنامه ریزی شده سلولی است که در آن سلول ها به نوعی خودکشی میکنند. این فرایند به طور معمول در طول مراحل رشد و پیری به عنوان یک مکانیسم هموستاتیک برای حفظ جمعیت سلولی در بافت ها رخ می دهد. همچنین به عنوان یک مکانیسم دفاعی در واکنش های ایمنی یا زمانی که سلول ها توسط بیماری یا عوامل مضر آسیب می بینند رخ می دهد. در مراحل اولیه رشد برای از بین بردن سلول های ناخواسته استفاده می شود. برای مثال، بین انگشتان دست در دوران جنینی تارهایی وجود دارد که بوسیله آپوپتوز از بین می روند. به طور متوسط انسان بالغ هر روز بین ۵۰ تا ۷۰ میلیارد سلول در اثر آپوپتوز از دست میدهد.
آپوپتوز معمولاً در سلولهایی اتفاق میافتد که به نوعی فرسوده شدهاند، و بنابراین باید از بین بروند تا سلولهای جوان و جدید جایگزین آنها شوند. زمانی که آپوپتوز رخ ندهد، سلول هایی که باید از بین بروند، در بدن باقی می مانند و منجر به تقسیم سلولی کنترل نشده و متعاقب آن باعث ایجاد تومور و سرطان میشوند. از طرفی آپوپتوز بیش از حد در بدن منجر به تعدادی بیماری به اصطلاح عصبی می شود که در آن سلول ها زمانی می میرند که قرار نیست بمیرند. به عنوان مثال بیماری پارکینسون، هانتینگتون، بیماری آلزایمر، بیماری لو گهریگ، و تعدادی دیگر از بیماری های عصبی به این علت به وجود میایند.
روشهای درمان سرطان
سرطان به دلیل پیچیدگی در سطوح ژنتیکی و فنوتیپی، تنوع بالینی و مقاومت درمانی را نشان می دهد. روش های مختلفی برای درمان سرطان در حال انجام است که هر کدام دارای محدودیت ها و عوارض جانبی قابل توجهی هستند. درمانهای رایج ، از جمله شیمیدرمانی، پرتودرمانی و جراحی، ممکن است اندازه تومور را کاهش دهند، اما تأثیر آن گذرا است. علاوه بر این، داروهای شیمی درمانی به سیستم ایمنی بدن آسیب می رسانند و گلبول های سفید خون را کاهش می دهند که این امر بیماران را مستعد ابتلا به عفونت ها می کند. گاهی اوقات شیمی درمانی تعداد گلبول های قرمز خون را کاهش می دهد. که باعث می شود بیمار احساس خستگی شدید، تنگی نفس، سرگیجه و سبکی کند.
درمانهای موجود نتوانستهاند تا به حال نیاز درمانی انواع سرطان را برآورده کنند. بنابراین، جایگزینی مؤثرتر، اختصاصی تر و با عوارض جانبی کمتر مورد نیاز است. استفاده از فناوری های نوین در پیشگیری و درمان سرطان می تواند کمک کننده باشد.
فناوری نانو و درمان سرطان
ظهور فناوری نانو تأثیر عمیقی بر بسیاری از حوزه های مراقبت های بهداشتی و تحقیقات علمی دارد. فناوری نانو، یک زمینه تحقیقاتی میان رشتهای است که پتانسیل بالایی برای کاربردهای تشخیص زودهنگام و درمان مناسب سرطان دارد. رشد سریع فناوری نانو و توسعه آن در علم نانوپزشکی نویدبخش بهبود رویکردهای درمانی علیه سرطان است. نانوتکنولوژی میتواند بستر فوقالعادهای برای افزایش کارایی سیستمهای درمانی فراهم کند. پیشرفت نانوتکنولوژی نه تنها برای درمان سرطان، بلکه برای طیف گستردهای از کاربردها، بهویژه برای دارورسانی و تشخیص و درمان مورد توجه است. استفاده از نانوتکنولوژی در دارورسانی منجر به آزادسازی کنترل شده داروهای ضد سرطان می شود و کارایی آنها را در بدن افزایش می دهد. نیاز واقعی به توسعه حاملها و سیستمهای تحویلی، که قادر باشند عوامل شیمیدرمانی را در محل مورد نظر تحویل دهند و کارایی درمان را بهبود بخشند، وجود دارد.
نانوذرات و درمان سرطان
یکی از کاربردهای جدید برای درمان سرطان، استفاده از نانومواد است. نانوذرات معمولاً کوچکتر از صد نانومتر هستند. این نانوذرات میتوانند برهمکنشهای بیسابقهای را با مولکولهای زیستی هم در سطح و هم در داخل سلولهای بدن ارائه دهند که تحولی در تشخیص و درمان سرطان ایجاد کرده اند. نانومواد و دستگاه های نانوساختار به عنوان حامل برای داروهای ضد سرطان مورد استفاده قرار میگیرند. نانوذرات با خواص فیزیکوشیمیایی منحصربه فرد خود دارای اثرات ضد سرطانی ذاتی هستند. نانـوذرات فلزی کاربرد ویژه ای در زمینه زیست پزشکی و برای تشخیص و درمان سرطان دارند. نـانوذرات فلزی را میتوان در صورت نیاز با گروههای عاملی شیمیایی مختلف اصلاح کرد. عملکرد آنها به ترکیب آنها با مولکول های بیولوژیکی (مانند آنتی بادی ها، اسیدهای نوکلئیک و پپتیدها) لیگاندها و داروهای ضد سرطان کمک می کند.
فعالیت ضد سرطانی نانوذرات
فعالیت ضد سرطانی نانوذرات یا به دلیل ویژگیهای ذاتی مانند اثر آنتیاکسیدانی آنها است و یا به دلیل اعمال محرکهای خارجی مانند هیپرترمی در پاسخ به اعمال پرتوهای فروسرخ یا میدانهای مغناطیسی است. آنها می توانند بر روی محرک های خارجی گونه های اکسیژن فعال تولید کنند که می تواند سلول های سرطانی را از بین ببرد. نانوذرات همچنین می توانند با محیط تومور مانند رگ های خونی یا استروما تعامل داشته و در ایجاد توده تومور اختلال ایجاد کنند.
از نانوذرات درحاملهای دارو، انتقال ژن به تومورها و عوامل کنتراست در تصویربرداری میتوان استفاده کرد. نانوذرات متصل به آنتیبادیهای هدفدار میتوانند سرطان را در مراحل اولیه توسعه سرطان، بهتر از روشهای موجود تشخیص دهند. نانومواد طراحیشده جدید میتوانند داروهای سایتوتوکسیک را در داخل سلولهای سرطانی حمل کنند و از سلولهای طبیعی محافظت کنند، در نتیجه میتوانند منجر به درمان سرطان با کمترین عوارض جانبی شوند. مثلا تزریق داخل توموری نانومواد می تواند الکترون های کوتاه برد را در داخل تومور تولید کند و کشندگی تشعشع را برای تومور افزایش دهد و هیچ اثری بر بافت های طبیعی نداشته باشد.
نانـوذرات می توانند توسط سلول های سرطانی از طریق آندوسیتوز جذب شوند و حوادث آپوپتوز را تحریک کنند. نانـوذرات فلزی (به عنوان مثال، طلا، نقره، آهن، روی، تیتانیوم، سریم و پلاتین، سیلیس )، مشتقات فلزی، آلیاژهای فلزی، هیبریدهای فلزی و ترکیبی از نانوذرات برای توسعه و بهبود درمانهای سرطان جدید استفاده شدهاند. نانوذرات می توانند کارایی پرتودرمانی را افزایش دهند و از ایجاد تومورهای مقاوم به دارو جلوگیری کنند. همچنین نانوذرات میتوانند منجر به افزایش بیان مولكول پروتئینی کاسپاز 3 شوند که در به راه انداختن مرگ برنامه ریزی شده سلولی( آپوپتوز) بسیار موثر است.
کاسپاز 3 چیست؟
کاسپازها مجموعه ای از پروتئین ها هستند که از دست دادن فعالیت آنها یکی از دلایل پیشرفت سرطان است. کاسپاز 3 یک سیستئین پروتئاز درون سلولی است و توسط هر دو مسیر مرگ درونی و بیرونی در رویدادهای مرتبط با آپوپتوز فعال می شود. در درمان سرطان، تصور میشود که بسیاری از عوامل شیمیدرمانی اثرات سیتوتوکسیک خود را از طریق القای آپوپتوز بر سلولهای تومور اعمال میکنند. با این حال، فقدان فعالیت کاسپاز ناشی از مهارکنندهها و تغییرات و جهشهای کاسپازها در مسیرهای سیگنال دهی سلولی ممکن است از بروز آپوپتوز جلوگیری کند. علاوه بر این، عدم تعادل بین تقسیم سلولی و مرگ باعث میشود که سلولها، محرکهای خود و توانایی اجرای روشهای مرگ آپوپتوتیک را از دست بدهند، که در نهایت باعث میشود تومورها در برابر داروهای سیتوتوکسیک مقاوم شوند.