Połączenie energii ultradźwiękowej oraz mikropęcherzyków w celu wywiercania malutkich ubytków w komórkach może się okazać nowym narzędziem w walce z chorobami sercowo-naczyniowymi oraz nowotworami, twierdzą naukowcy z Uniwersytetu w Pitssburghu oraz Centrum Medycznego działającego przy Uniwersytecie (University of Pittsburgh Medical Center, UPMC). Opis badania przeprowadzonego nad tą metodą terapii, nazwaną sonoporezą, został opublikowany w biuletynie Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

"Możemy wykorzystać energię ultradźwiękową w połączeniu z mały pęcherzykami wypełnionymi gazem by selektywnie “otwierać” komórki i dostarczać do nich substancje terapeutyczne." Mówił doktor Brandon Helfield, główny autor badania oraz członek Centrum Obrazowania Ultrasonografii Molekularnej oraz Terapii na UPMC. "Za pomocą precyzyjnie wycelowanej wiązki energii ultrasonograficznej możemy dostarczyć leki w dokładnie określoną lokalizacje oszczędzając otaczające zdrowe tkanki. W naszym eksperymencie przyjrzeliśmy się bliżej biofizyce, która pomaga nam rozwinąć te technikę w narzędzie kliniczne "

Obecne metody terapii genowej często wykorzystują wirusy w celu dostania się do wnętrza komórek, co może powodować poważne działania niepożądane jak na przykład reakcje zapalne układu odpornościowego. By móc temu zapobiegać naukowcy stworzyli wewnątrznaczyniowe mikropęcherzyki wypełnione genami, które mogą docierać do celu gdzie geny te mają zostać rozładowane, za pomocą bezpośredniej nawigacji kierowanej energia ultrasonograficzną.

Naukowcy z Pitssburgha skonstruowali ultraszybką kamerę obrazową, która może osiągać prędkość nawet 25 milionów obrazów na sekundę – jedyną taką w Stanach Zjednoczonych. Przy użyciu kamery, grupa badawcza obserwowała biofizykę sonoporezy. Określili oni, że oscylujące pęcherzyki muszą generować minimalna ilość ścinania, czyli odkształceń spowodowanych prze naprężenia styczne, pod naciskiem których błona komórkowa ulegnie przerwaniu i pozwoli terapeutykom na dostanie się do środka.

"Poprzez umożliwienie nam zobaczenia mikropęcherzyków wibrujących miliony razy na sekundę nasza wyjątkowa kamera pozwoliła nam zrozumieć, że ścinanie jest kluczowym czynnikiem warunkującym sonoporezę. " tłumaczył profesor nauk medycznych Xucai Chen, zajmujący się badaniami w Dziale Kardiologii Medycznego Instytutu Serca, Płuc oraz Naczyń Krwionośnych, który współtworzył kamerę. "Te nowe informacje z kolei ułatwią inteligentne zaprojektowanie protokołów terapeutycznych oraz sposobu produkcji mikropęcherzyków tak by w pożądany sposób osiągały one efekt otwierania pobliskich komórek. To daje nam punkt startowy dla kolejnych badań nad odpowiedzią komórek na stosowane leczenie."

Naukowcy wierzą, że odkrycie pomoże im zrozumieć jak działa proces sonoporezy oraz jak eksperci mogą dopasowywać parametry tej metody takie jak na przykład amplituda ultradźwięków oraz zaprojektowanie mikropęcherzyków do ich końcowego, klinicznego użytku.

"Kluczowym jest dla nas zrozumienie biofizycznego mechanizmu sonoporezy w celu przekształcenia tej metody w skuteczne narzędzie dostarczania genów lub leków do komórek pacjenta." powiedziała Profesor Nauk Medycznych z Pitssburga Flordeliza Villanueva, kierownik Centrum Obrazowania Ultrasonografii Molekularnej oraz Terapii na UPMC oraz starszy autor przeprowadzonego badania. "Opierając się na badaniach opublikowanych w PNAS kontynuujemy obserwacje nad tym jak sonoporeza wpływa na komórki docelowe oraz badamy jak rozwinąć strategię, która miałaby największy efekt terapeutyczny."

Źródło: medicalnewstoday.com