Поскольку мы признаем февраль Национальным месяцем профилактики рака, полезно также указать на постоянные улучшения в лечении рака благодаря исследованиям и открытиям. Используя отличительную среду микрогравитации на борту Международной космической станции, определенная серия исследовательских исследований делает дальнейшие успехи в терапии рака. Процесс, исследованный на борту космической станции, известный как микрокапсуляция, позволяет более эффективно производить крошечные, заполненные жидкостью, биоразлагаемые микрошарики, содержащие определенные комбинации концентрированных противоопухолевых препаратов.
Используя специальные иглы, врачи могут доставлять эти микрошарики или микрокапсулы в определенные места лечения онкологического пациента. Этот вид таргетной терапии может вскоре произвести революцию в лечении рака.
Использование микрогравитационной среды на борту космической станции для экспериментов по микрокапсулированию было необходимостью до того, как появилась возможность разработать наземную технологию изготовления этих микрокапсул. «Техника, которую мы используем для изготовления этих микрокапсул, не могла быть применена на земле, потому что жидкости разной плотности будут наслоиться», – объяснил Деннис Моррисон, доктор философии.D., вышедший на пенсию главный исследователь NASA в исследовании Microencapsulation Electrostatic Processing System-II (MEPS-II) и нынешний вице-президент и директор по исследованиям и разработкам в области микрокапсулирования в NuVue Therapeutics, Inc. "Но в космосе, поскольку не происходит осаждения из-за силы тяжести, все становится сферическим."
Операции MEPS в условиях микрогравитации объединили две жидкости, неспособные к смешиванию на Земле (80 процентов воды и 20 процентов нефти), таким образом, что микрокапсулы, заполненные жидкостью, спонтанно сформировались в виде сферических крошечных пузырьков, заполненных жидкостью, окруженных тонким слоем жидкости. полупроницаемая внешняя мембрана.
В космосе поверхностное натяжение превращает жидкости в сферы.
Каждая молекула на поверхности жидкости притягивается с равным натяжением своими соседями. Тесно интегрированные молекулы образуют минимально возможную область, которая представляет собой сферу. Фактически, система MEPS-II позволяла комбинировать жидкости в форме пузырьков, потому что силы поверхностного натяжения взяли верх и позволили жидкостям взаимодействовать, а не сидеть друг на друге.
«Мы смогли выяснить, какие параметры нам нужно было контролировать, чтобы мы могли создавать такие же микрокапсулы на земле», – сказал Моррисон. "Теперь нам больше не нужно лететь в космос. Космос был нашим учителем, нашим классом, чтобы выяснить, как мы можем сделать это на Земле."
Хотя технология MEPS-II была произведена на космической станции в 2002 году, последовавшая глобальная экономическая борьба и финансовые трудности затруднили привлечение капитала инвесторов для новых клинических испытаний микрокапсул на людях. Этот пробел в исследованиях замедлил переход от открытия к реальному продукту, который улучшает здоровье человека.
Система MEPS-II в настоящее время доводится до промышленных масштабов под U.S. Требования надлежащей производственной практики Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) от NuVue.
NuVue предоставила эксклюзивную лицензию на технологию MEPS для медицинских целей, включая лечение рака. Эти методы лечения рака в настоящее время являются предметом нескольких патентов и заявлений на патент.
Коммерциализация технологии и методов MEPS для разработки новых приложений для этих уникальных микрокапсул уже началась. Исследования космической станции привели к получению 13 лицензионных патентов, связанных с микрокапсулами, и двух патентов, ожидающих рассмотрения.
Кроме того, NuVue разработала устройства, объединяющие доставку микрокапсул MEPS-II с улучшенной ультразвуковой визуализацией и криотерапевтическими эффектами, которые являются предметом четырех дополнительных выданных и трех ожидающих патентов.
NuVue также в настоящее время добивается одобрения FDA микрокапсул MEPS, содержащих фармацевтические препараты и агенты визуализации маркеров, для просмотра микрокапсул MEPS во время ультразвука.
К счастью, микрокапсулы MEPS были изготовлены в лабораториях НАСА для космической станции в строгих условиях, сопоставимых с существующими требованиями FDA.
Благодаря использованию специализированных игл для биопсии NuVue, работающих совместно с усовершенствованной технологией визуализации под контролем ультразвука, иглы становятся видимыми для системы ультразвуковой визуализации. Это позволяет использовать целевой и сайт-специфичный подход к доставке микрокапсулированного лекарственного препарата MEPS в опухоль. При таком целевом подходе микрокапсулы MEPS уменьшают количество неприятных побочных эффектов химиотерапии, тогда как обычная химиотерапия включает в себя фармацевтическую инъекцию во все тело для лечения раковых клеток, присутствующих в пациенте.
Микрокапсулы также могут включать в себя комбинацию лекарств, адаптированную для конкретного пациента, и они могут быть разработаны для временного высвобождения, обеспечивая более длительные терапевтические эффекты в раковых тканях пациента.
«В целом, это представляет собой комбинацию уникальных вещей, которые работают по отдельности, но вместе они работают намного лучше», – сказал Моррисон. «Микрокапсулы – это устройство, которое можно использовать вместе с ультразвуковыми иглами для отметки места биопсии для диагностики.
Они также могут отметить периметр и край опухоли. При правильном применении ультразвук может отслеживать прогресс любой терапии опухоли с новыми микрокапсулами для визуализации маркеров MEPS, размещаемыми внутри опухолевых тканей, даже если терапевтическое средство было доставлено не с использованием процесса микрокапсулирования MEPS."
В ходе лабораторных испытаний микрокапсулы MEPS-II, содержащие противоопухолевые препараты, вводили непосредственно в опухоли простаты и легких человека на животных моделях.
Эти модели затем, в последующих тестах, также вводились после получения определенных криохирургических эффектов, подобных эффекту замораживания и оттаивания опухолевых тканей. Инъекция микрокапсул непосредственно в опухоль продемонстрировала улучшенные терапевтические результаты в зависимости от участка и подавление роста опухоли. После криохирургии микрокапсулы продемонстрировали улучшенное разрушение опухоли лучше, чем замораживание или только местная химиотерапия.
Хотя предыдущие лабораторные исследования микрокапсул Моррисона были в основном сосредоточены на раке простаты и легких, его исследования теперь нацелены на рак груди для процесса утверждения FDA.
Хотя получение разрешения на использование микрокапсул в качестве варианта лечения, наполненного противоопухолевыми лекарственными средствами, займет несколько лет, несколько устройств, которые помогут в доставке лекарств, запланированы для доклинических исследований уже в следующем году. Иглы NuVue с усилением ультразвука и микрокапсулы маркеров визуализации, не содержащие лекарств, можно комбинировать для использования у больных раком.
После получения полного одобрения FDA запланированные клинические испытания будут включать инъекции микрокапсул с противоопухолевыми препаратами непосредственно в участки опухоли у людей в онкологическом центре MD Anderson в Хьюстоне и в онкологическом центре Mayo в Скоттсдейле, штат Аризона. Учитывая успех лабораторных исследований на животных моделях лечения опухолей предстательной железы и легких у человека, Моррисон возлагает большие надежды на то, что в ближайшем будущем сможет начать использование микрокапсул для лечения рака груди.
Как заявили Моррисон и исследовательская группа NuVue, «эти технологии смогли реализовать себя только из-за наличия микрогравитационной среды на борту космической станции. Без него никогда бы не был создан этот инновационный прорыв, связанный с технологическим процессом микрокапсулирования."
Подобно тому, как микрогравитация может помочь в открытии новых технологий лечения рака, эти микрокапсулы могут однажды помочь в излечении рака груди и других специфических видов рака глубоких тканей.