Της Μιχαέλας Βαλερά,
Μεταπηδώντας από την εποχή του σκότους, όταν η ανακάλυψη και συλλογή δρογών απευθυνόταν στους «γενναιότερους», στην εποχή της ακτινοβολίας που ξάφνου όλοι έχουμε οικειοποιηθεί, αργήσαμε να συλλάβουμε την αλματώδη εξέλιξη που σημείωσε η ανθρώπινη τόλμη και ευφυΐα. Η άφιξη της εξατομικευμένης ιατρικής ανταγωνίζεται στις τάσεις τον τίτλο “theranostics”, που είναι τόσο εύηχος όσο και υποσχόμενος. Το μεσουράνημα της ιατρικής έρευνας αποτυπώνεται με τη συνένωση της θεραπευτικής και της διαγνωστικής σε έναν ενιαίο διττό στόχο. Μέχρι στιγμής, το μείζον πρόβλημα στη θεραπευτική παρέμενε η αδυναμία κατανόησης της εξέλιξης της νόσου και των βιολογικών μας μονοπατιών κατά τη διάρκεια χορήγησης ενός φαρμάκου. Σε μερικά χρόνια, η ιατρική της δοκιμής και του λάθους αναμένουμε ότι θα έχει αφοπλιστεί μπροστά στη λεγεώνα της προληπτικής και προγνωστικής ιατρικής.
Η βεβαιότητα των λόγων όχι μόνο δεν μας εφησυχάζει με βαυκαλήματα, αλλά είναι αποτέλεσμα της σχέσης εμπιστοσύνης που αναπτύσσεται με την επιστήμη. Η συνθετική βιολογία, σε συνδυασμό με την πρωτεομική, θεμελίωσαν τη δημιουργία «θερανοστατικών» κυττάρων, τα οποία μπορούν να χρησιμεύσουν τόσο ως διαγνωστικά εργαλεία όσο και ως συστήματα χορήγησης θεραπευτικών ουσιών. Το ξεχωριστό με αυτά τα κύτταρα είναι ότι επιτρέπουν ακριβέστερο έλεγχο της θεραπείας και μας πληροφορούν για τα μυστικά της ασθένειας τόσο εκλεκτικά, ώστε να ενεργοποιούνται μόνο με την ανίχνευση του βιοδείκτη της ασθένειας που μελετάμε.
Η επαναστατική κίνηση ήταν η μελέτη της μικροβιακής εσωτερικής μας μηχανής. Αξιοποιώντας, λοιπόν, τη φυσική γραμμή άμυνας και επιβίωσης των βακτηριακών κυττάρων, η ιδέα ήταν η κατασκευή μικροοργανισμών που θα μπορούσαν να αντιλαμβάνονται τις εξωκυττάριες μεταβολές και θα μπορούσαν να αποκριθούν με ορατά χρωματιστές αλλαγές, όπως μια φθορίζουσα πρωτεΐνη είτε μια χρωστική ουσία, συμβάλλοντας στην πρόγνωση, την πρόληψη και τη διάγνωση μιας ασθένειας. Πολλές επιστημονικές ομάδες έχουν επιχειρήσει να κατασκευάσουν κύτταρα Escherichia coli, ώστε να αντιλαμβάνονται αναλυτές όπως μικροθρεπτικά συστατικά και σάκχαρα. Στο γονιδίωμα των τροποποιημένων- θερανοστικών κυττάρων εκφράζονται μεταγραφικοί παράγοντες που αντιλαμβάνονται τους αναλυτές-βιοδείκτες και επάγουν με τη σειρά τους τη μεταγραφή γονιδίων που είναι υπεύθυνα για την εμφάνιση χαρακτηριστικού χρώματος. Για παράδειγμα, οι μεταγραφικοί παράγοντες Zur και ZntR που ανταποκρίνονται στον ψευδάργυρο μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο της παραγωγής ορατών χρωστικών ουσιών, έτσι ώστε τα κύτταρα να αλλάζουν χρώμα ανάλογα με τη συγκέντρωση ψευδαργύρου στον ορό. Παρομοίως, ο υποκινητής PcpxP που ανταποκρίνεται στα σάκχαρα ελέγχει την παραγωγή φθοριζουσών πρωτεϊνών και χρησιμεύει για την εξέταση της γλυκοζουρίας, ενδεικτική για την εμφάνιση διαβήτη.
Η ευεργετικότητα των μεθόδων βρίσκει εφαρμογές ειδικά σε ανεξιχνίαστες ασθένειες, όπως η φλεγμονώδης νόσος του εντέρου και η νόσος του Crohn, όπου η παρακολούθηση των εξελίξεων δυσχεραίνεται εξαιτίας των ελάχιστων αξιόπιστων βιοδεικτών που διαθέτουμε. Παρά τις τροχοπέδες, ένα κοινό στέλεχος E. coli ποντικού δημιουργήθηκε έτσι ώστε να αντιλαμβάνεται εσωτερικά και να καταγράφει την έκθεση σε τετραθειονικό, έναν πολύτιμο βιοδείκτη ROS που μέχρι πρόσφατα ήταν αδύνατο να ανιχνευθεί χωρίς επεμβατική διαδικασία. Με αυτόν τον τρόπο, ένα μεταγραφικό στοιχείο αντιλαμβάνεται την παραγωγή τετραθειονικού και παράγει συνεχώς τη β-γαλακτοσιδάση αναφοράς. Όταν συλλέγονται δείγματα κοπράνων από ποντίκια στα οποία έχουν ενσωματωθεί τροποποιημένα βακτήρια και τοποθετούνται σε πλάκες, παρουσιάζουν δραστηριότητα β-γαλακτοσιδάσης με βάση τη φλεγμονή του εντέρου των ποντικών.
Εκτός από τις διαγνωστικές τους ιδιότητες, τα βακτηρία δεν λησμονούν να μας συναρπάσουν με τις θεραπευτικές τους ικανότητες γενικά, εναντίον του καρκίνου ειδικά. Ήδη από τη δεκαετία του 1970, ο βάκιλος Calmette-Guérin, ένα εξασθενημένο στέλεχος του Mycobacterium bovis, εγκρίθηκε για τη θεραπεία του καρκίνου της ουροδόχου κύστης. Στελέχη όπως το S. Typhimurium και το E. Coli έχουν χρησιμοποιηθεί σε κλινικές μελέτες ώστε να παράγουν αντικαρκινικές πρωτεΐνες κατά την ανίχνευση μιας συγκεκριμένης κυτταρικής πυκνότητας, χαμηλών επιπέδων οξυγόνου και γλυκόζης. Η ενσωμάτωση γονιδίων που επάγουν τη μεταγραφή ενζύμων διάσπασης προφαρμάκων ή RNA που καταστέλλουν την ανάπτυξη του όγκου στο βακτηριακό στέλεχος έχει επιπρόσθετα αποδειχθεί ως επιτυχημένη συμπληρωματική θεραπευτική προσέγγιση.
Στην πραγματικότητα, τα theranostics δεν είναι παρά μια πρακτική που χρονολογείται το 1940, όταν πρωτοξεκίνησε η χρήση του ραδιενεργού ιωδίου για την απεικόνιση καρκίνων του θυροειδούς. Μέχρι σήμερα, ο κατάλογος βρίθει επαναστατικών νανοσκευασμάτων και πλέον κυτταρικών θεραπειών, που δίνουν τη δυνατότητα ολιστικής παρέμβασης και αντιμετώπισης των ασθενειών. Νανορομπότ της τάξης μεγέθους των βακτηρίων, ακόμα και τα ίδια τα βακτήρια, υπόσχονται μια πολυτροπική απεικόνιση και συνάμα μια αποτελεσματική θεραπεία. Το επόμενο ερώτημα που θα μας απασχολήσει είναι η διάρκεια που θα απαιτήσει η μετάβαση από τις εργαστηριακές μελέτες στις εφαρμογές του πραγματικού και απαιτητικού μας βιοκόσμου!
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- Nothing new under the nuclear sun: towards 80 years of theranostics in nuclear medicine, Springer Link. Διαθέσιμο εδώ
- Theranostic cells: emerging clinical applications of synthetic biology, Nature. Διαθέσιμο εδώ
- Theranostics: A treasured tailor for tomorrow, National Library of Medicine. Διαθέσιμο εδώ
