หนอนนาโนขนาดจิ๋ว: ความหวังใหม่ของการค้นหาเนื้องอก

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย San Diego, มหาวิทยาลัย Santa Barbara และ MIT ได้ทำการพัฒนา “หนอนนาโน” หรือ nanoworms ที่สามารถเดินทางผ่านเข้าไปในกระแสเลือดโดยไม่มีผลกระทบต่อระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย เพื่อไปทำการค้นหาแหล่งของเนื้องอกหรือเซลล์มะเร็งได้

การค้นพบครั้งนี้ได้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Materials ทำให้นึกถึงภาพยนตร์แนววิทยาศาสตร์ในปี 1966 เรื่อง Fantastic Voyage ที่มีเรือดำน้ำที่สามารถหดตัวได้เหลือขนาดเพียงระดับไมโคร แล้วถูกฉีดเข้าไปในกระแสเลือดเพื่อไปกำจัดก้อนเลือดที่แข็งตัวในสมองของท่านทูต

ในการใช้หนอนนาโนนี้ แพทย์จะสามารถหาเป้าหมายและแสดงตำแหน่งของเนื้องอกที่กำลังก่อตัวได้ในที่สุด แม้ขนาดของเนื้องอกจะเล็กมากจนวิธีปกติที่ใช้ไม่สามารถค้นพบได้ ปริมาณของยาที่จะใช้ในการลำเลียงไปด้วยขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของเนื้องอกที่พบ โดยในอนาคตคาดว่า หนอนนาโนจะช่วยในการนำยาต้านมะเร็งที่เป็นพิษกับเนื้องอกเหล่านี้เข้าไปรักษาได้ในปริมาณความเข้มข้นสูง โดยไม่ไปส่งผลเสียต่ออวัยวะของร่างกายส่วนอื่น ๆ

โดยปกติแล้วอนุภาคระดับนาโนส่วนมากจะถูกจำแนกได้จากกลไกการป้องกันของร่างกาย ซึ่งจะจับอนุภาคเหล่านี้และกำจัดออกจากกระแสเลือดในเวลาไม่กี่นาที แต่ในกรณีของหนอนนาโนนี้ จะใช้งานได้ดีเนื่องจากการร่วมกันระหว่างลักษณะรูปร่างของมันและพอลิเมอร์ที่ใช้เคลือบที่ผิว จะทำให้ตัวหนอนสามารถหลบหลีกจากกลไกกำจัดตามธรรมชาตินี้ได้ ส่งผลให้ตัวหนอนนาโนไหลเวียนอยู่ในร่างกายของหนูทดลองได้หลายชั่วโมงทีเดียว

เมื่อบรรจุยาลงไป หนอนนาโนนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของยาโดยส่งผ่านยาไปยังเนื้องอกโดยตรง และยังช่วยลดผลแทรกซ้อนจากยาต่อต้านมะเร็งที่มีพิษด้วย โดยการจำกัดการปล่อยยาไปยังเนื้อเยื่อที่ปกติ และทำให้การวินิจฉัยโรคเกี่ยวกับเนื้องอกและต่อมน้ำเหลืองที่ผิดปกติได้

นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างหนอนนาโนขึ้นมาจาก iron oxide ที่เป็นอนุภาคทรงกลมขนาดนาโนที่มาเชื่อมต่อกัน มีลักษณะคล้ายลำตัวที่เป็นปล้อง ๆ ของหนอน และมีความยืดหยุ่นเช่นกัน ลำตัวยาวประมาณ 30 นาโนเมตร หรือเล็กกว่าหนอนปกติ 3 ล้านเท่า สาร iron oxide จะทำให้หนอนนาโนนี้มีความสว่างในอุปกรณ์วินิจฉัย โดยเฉพาะ MRI หรือ magnetic resonance imaging ที่มักใช้เป็นอุปกรณ์ตรวจสอบก้อนเนื้องอก

Iron oxide มีสมบัติ superparamagnetic ซึ่งทำให้มันมีความสว่างมากใน MRI แม่เหล็กในแต่ละปล้องของ iron oxide (จำนวนปล้องมีประมาณ 8 ปล้องต่อหนอนนาโน 1 ตัว) จะรวมตัวกันทำให้เกิดสัญญาณที่เด่นชัดมากกว่าเมื่อเทียบกับปล้องเดียว ทำให้ความสามารถที่จะมองเห็นก้อนเนื้อชิ้นเล็ก ๆ ได้ง่ายขึ้น อาจจะช่วยในการค้นหาก้อนมะเร็งในระยะแรกได้ด้วย

นอกจากนี้พอลิเมอร์ที่ใช้เคลือบ ซึ่งผลิตมาจากสิ่งมีชีวิตเรียกว่า dextran นำไปใช้เคลือบหนอนนาโนเพื่อค้นหาโมเลกุลที่เกิดเนื้องอก หรือเป็นสารเป็บไทด์ที่เรียกว่า F3 สารนี้จะช่วยให้หนอนนาโนค้นพอเซลล์เป้าหมายที่เป็นเนื้องอกได้

เนื่องจากมันมีรูปร่างที่ยืดยาว หนอนนาโนจะนำสาร F3 ได้หลายโมเลกุลซึ่งจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับผิวของเนื้องอก และการทำงานร่วมกันนี้จะช่วยปรับปรุงความสามารถในการค้นหาเนื้องอกได้

นักวิทยาศาสตร์สามารถค้นหาตำแหน่งของเนื้องอกได้โดยการฉีดหนอนนาโนนี้เข้าไปในกระแสเลือดของหนูทดลอง และพบว่าหนอนนาโนจะไปจับกลุ่มรวมตัวกันอยู่เป็นจำนวนมากที่ตำแหน่งของเนื้องอกที่พบ และหนอนนาโนนี้จะไม่เหมือนกับวัตถุนาโนอื่น ๆ ที่จะถูกร่างกายขับออกมาจากเลือดโดยระบบภูมิต้านทาน โดยมันจะสามารถอยู่ในกระแสเลือดได้นานนับชั่วโมง ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่เหมาะสมมาก ยิ่งอยู่ในกระแสเลือดนานเท่าไหร่ก็มีโอกาสเจอกับก้อนเนื้องอกมากเท่านั้น

การที่หนอนนาโนอยู่ในกระแสเลือดได้นานนั้นยังไม่เป็นที่เข้าใจกันอย่างชัดเจนนัก แต่คาดว่าน่าจะเป็นเพราะการเคลื่อนไหวที่ยืดหยุ่นและการที่มีโครงสร้างเพียง 1 มิติในแนวยาวจะทำให้มันไหลอยู่ในกระแสเลือดได้นาน

ขณะนี้ได้มีการพัฒนาวิธีที่จะเอายาติดไปกับหนอนนาโนและทำการตกแต่งภายนอกด้วยสารเคมีเฉพาะ “zip code” ซึ่งจะทำให้หนอนนาโนมุ่งไปหาตำแหน่งของเนื้องอก ตามส่วนต่างๆ ของร่างกายได้ แม้ขนาดของเนื้องอกจะเล็กเพียงปลายเข็มก็สามารถทำได้


ที่มา: http://ucsdnews.ucsd.edu/newsrel/science/05-08Nanoworms.asp


จากรูป ส่วนหนึ่งของหนอนนาโนที่ประกอบไปด้วย iron oxide ที่มีสมบัติแม่เหล็กและเคลือบด้วยพอลิเมอร์ที่สามารถไปเกาะติดกับตำแหน่งที่เกิดเนื้องอกได้