نقش نانوتکنولوژي در درمان سرطان

اميد به درمان سرطان؛ چرا نانو؟

در رابطه با اهداف و چالش‌هاي انستيتوملي سرطان در خصوص رنج مبتلايان به اين بيماري و مرگ و مير ناشي از آن و به منظور دسترسي به اين اهداف تا سال 2015، تعدادي از زمينه‌هايي که مي‌تواند سهم عمده‌اي ازکاربردهاي فناوري‌نانو در سرطان داشته باشد، توجه بسياري را به خود جلب نمود.تاکنون تعامل ميان فناوري‌نانو در زمينۀ سرطان و زيست‌شناسي سرطان، تحولي عظيم در روش‌هاي تشخيص، درمان و پيشگيري از سرطان ايجاد کرده است، که اين دستاوردها آغازي براي رسيدن به کاربردهاي باليني مي‌باشند. فناوري‌نانو با ارائه ابزارهاي جديد موجب تسريع روند تشخيص سرطان در مراکز درمان سرطان و آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي و نيز درک چگونگي عوامل و فرآيندهاي ايجاد کنندۀ اين بيماري و دلايل پيشرفت آن، گشته است. به گفتۀ Andro von eschenbach، سرپرست انستيتو ملي سرطان، فناوري‌نانو، دانش مربوط به مقياس‌هاي کوچک، در حال جذب بزرگ‌ترين دانشمندان از سراسر دنيا در زمينه‌هاي گوناگون علمي و مهندسي مي‌باشد و هدف آن معطوف و هماهنگ كردن استعدادها و ذهن آنها بر روي حل مسائل و مشکلاتي است که بر سر راه تحقيقات در مورد تجهيزات درمان باليني وجود دارد. به عقيدۀ وي، نانومواد و نانوابزارها نقشي بي‌نظير و حياتي را در تبديل دانش به پيشرفت‌هاي مفيد باليني در زمينۀ تشخيص و درمان سلول‌هاي سرطاني ايفا مي‌‌کنند، كاري که با انجام آن روند تشخيص و درمان و نهايتاَ پيشگيري از سرطان کاملاَ متحول خواهد شد.مثالي که مي‌تواند به منظور درک بيشتر پتانسيل وسيع فناوري‌نانو در زمينۀ تغيير روش‌هاي تشخيص و درمان سرطان به کار رود استفاده از نانو‌ذرات مي‌باشد. دکترParas Prasad از گروه شيمي دانشگاه بوفالو و دکتر Raoul kopelman از گروه فيزيک دانشگاه ميشيگان، نانوذرات کروي توليد نمودند که شکلي شبيه به توپ‌هاي تنيس، البته با ابعادي برابر با يک ده‌هزارم يک سر سوزن، دارند. اين نانو‌ذرات به‌طور هم‌زمان قادر به تشخيص تومورهاي سرطاني بسيار ريز و نيز انتقال داروهاي بسيار مؤثر و نابود کنندۀ اين سلول‌ها در يک موجود زنده مي‌باشند. استفاده از اين نانو‌ذرات به عنوان دارو و براي درمان سلول‌هاي بدخيم سرطاني هيچ‌گونه تأثير سوئي بر سلول‌ها و بافت‌هاي سالم بدن بر جاي نمي‌گذارند.
پس از رسيدن اين نانوذرات به تومورها، داروهاي درون آنها به وسيله نوارهاي باريک نور ليزر فعال مي‌شوند. اين نانوذرات همچنين قادر به مشخص نمودن ميزان تأثير درمان بر سلول‌هاي بدخيم مي‌باشند. اين ايدۀ بزرگ که تنها با تزريق يک عامل بتوان تشخيص، درمان و گزارش در مورد ميزان اثر بخشي درمان را انجام داد، امري است که فقط با کمک فناوري‌نانو ميسر مي‌شود.اين يک دانش جديد نيست ولي بهتر استامروزه کار محققاني مانند دکتر kopelman و دکتر Prasad فناوري‌نانو را به يک موضوع داغ در سطح جهاني بدل و موجب افزايش توجهات عمومي و پوشش‌هاي خبري در اين مورد شده است. در اين ميان آنچه که غير عادي به نظر مي‌رسد اينست که چرا اين فناوري اين قدر دير به دست آمد، اما واقعيت امر اين است که شيميدانان، فيزيک‌دانان، مهندسان و زيست‌شناسان، مدت‌ها قبل از اينکه فناوري‌نانو به اين صورت در جهان فراگير شود هر کدام به گونه‌اي با آن سر و کار داشته‌اند.امروزه بسياري از شيميدانان و فيزيک‌دانان اين ادعا را دارند که از روزهاي آخر قرن بيستم، در حال کار در مقياس نانو- محدودۀ طولي100 -1 نانومتر- هستند. هموگلوبين، پروتئيني که وظيفۀ نقل و انتقال اکسيژن در جريان خون را به عهده دارد، داراي قطري برابر 5 نانومتر، 5 بيليونيوم يک متر، مي‌باشد. بيشتر مولکول‌هاي دارويي کوچک‌تر از يک نانومتر هستند و اين درحالي است که اتم‌هاي سيليکوني تشکيل دهندۀ يک تراشۀ کامپيوتري، داراي اندازه‌اي در حد يک دهم نانومتر مي‌باشند.اما کارکردن با اتم‌ها و مولکول‌ها، پروتئين‌ها، DNA و مطالعۀ آنها تنها چيزي نيست که محققان به دنبال آن هستند، بلکه انتظار و تعريف آنها از فناوري‌نانو مي‌تواند همان تعريف ارائه شده از سوي NNI باشد که فناوري‌نانو را زمينه‌اي از علم مي‌داند که شامل موارد زير است:
-تحقيق و توسعۀ فناوري در سطوح اتمي، مولکولي يا ماکرو‌مولکولي، در مقياس طولي در حدود 100-1 نانومتر؛
-ساخت و به کارگيري ساختارها و ابزارها و سيستم‌هايي که به علت داشتن ابعاد کوچک يا متوسط خواص بي‌نظيري دارند؛
-توانايي کنترل يا دستکاري در مقياس اتمي.
براساس اين تعريف، پيدايش فناوري‌نانو به سال 1985، و در پي کسب دو پيشرفتي که هر دو منجر به دريافت جايزۀ نوبل شدند بر مي‌گردد. اولين مورد مربوط به اختراع ميکروسکپ تونل‌زني عبوري يا STM در سال 1985 مي‌باشد که آن را دکترGerd Binnig و دکتر Heinrich Rohner، فيزيك‌دانان مؤسسۀ IBM، در زوريخ سوئيس انجام دادند. اين دو فيزيک‌دان با ارائۀ اين اختراع موفق به دريافت جايزۀ نوبل فيزيک در سال 1986 شدند. دومين پيشرفت، در يک دورۀ 11 روزه در همان سال 1985، در دانشگاه رايس حاصل شد. هنگامي که شيميدانان، دکتر Robert Curl Jr، دکتر ريچارد اسمالي و دکتر Harold Kroto، موفق به کشف ترکيب جديد کربني شدند که آن را باکي مينستر فولرين ناميدند که اصطلاحاَ به آن باکي‌بال گفته مي‌شود. بر خلاف ساير ترکيبات کربني که از تعداد نامحدودي اتم‌هاي کربن ساخته شده‌اند، اتم‌هاي تشکيل‌دهندۀ باکي‌بال‌ها محدود به 60 عدد مي‌باشد که اين تعداد اتم به صورت کروي و به شکل يک توپ فوتبال آرايش يافته‌اند و شکل اين ساختار براي اولين بار توسط معماري به نام باکي مينستر فولر ارائه شد. يافته‌هاي آنان بسيار بحث انگيز بود و نتيجۀ تلاش آنها براي کشف اين نانو‌ذرات جديد نه تنها دريافت جايزۀ نوبل را براي آنها به دنبال داشت بلکه آغازي براي حجم وسيع تحقيقات در زمينۀ مواد نانومقياس گرديد.تولد فناوري‌نانو در زمينۀ سرطان را نيز مي‌توان به همان دورۀ زماني نسبت داد. در اين تحقيقات کمتر به ماهيت مواد پرداخته ‌شد و توجهات، بيشتر به تحقيق در مورد چگونگي تأثير آنها بر سلامتي انسان و حفظ زندگي معطوف گرديد.در اواسط دهۀ 1980، ميکروبيولوژيستي به نام دکتر Adler Moor از دانشگاه کاليفرنيا و بيوتکنولوژيستي به نام دکتر Richard Proffitt، ذرات کروي نانومقياسي از چربي توليد نمودند که به ليپوزوم‌ها مشهور شدند. ليپوزوم‌ها محتوي داروي قوي اما بسيار سمamphotericin B مي‌باشند. اين ماده که ترکيبي جديد از يک داروي قديمي مي‌باشد، به وسيلۀ سلول‌هاي ‌سيستم ايمني که ماکروفاژ ناميده مي‌شوند ايجاد مي‌شود. ماکروفاژ‌ها در هر مکاني از بدن که قارچي رشد کرده باشد آزاد مي‌شوند. ليپوزوم‌ها، amphotericin B را از طريق سلول‌هاي حساس کليه نگه مي‌دارند. نتيجۀ تحقيقات توليد داروي جديد و سالم‌تري بود که فيزيک‌دانان معتقدند، استفاده از اين دارو موفقيت درمان را مخصوصاَ در مورد بيماران سرطاني که پيوندهاي مغز استخوان دريافت کرده‌اند، تضمين مي‌کند. در همين زمينه محققان ديگري نيز موفق به توليد ليپوزوم‌هاي ديگري شدند كه قادرند به طور سالم‌تر و مؤثرتري عمل انتقال عوامل ضد سرطان به تومورها و در نتيجه درمان سرطان را انجام دهند.

نويد فناوري‌نانو:

اگرچه بعد از آن ليپوزوم‌ها‌ي اوليه، تعداد محصولات نانو‌مقياس براي دستيابي انسان به کاربردهاي درماني و پزشکي اندك است، اما اين بدان معني نيست که فناوري‌نانوي مرتبط با درمان سرطان، به پايان راه خود رسيده است. اکثر شيمي‌دانان، مهندسان و زيست‌شناسان دو دهۀ گذشته را صرف تسلط بر پيچيدگي‌هاي کار با مواد نانومقياس نموده‌‌اند، در نتيجه هم‌اکنون دانشمندان تصوير واضح‌تري از چگونگي ايجاد مواد نانومقياس با خصوصيات مورد نظر و مورد نياز براي کاربرد مؤثر در زندگي بشر را در پيش رو دارند.به گفتۀ دکتر Mauro Ferrari کار در مقياس نانو سخت‌تر از کارهايي است که در مورد محصولات ليپوزومي انجام گرفت و منجر به موفقيت شد. ‌‌امروزه علي‌رغم تعداد وسيع محصولات نانومقياس که هم‌اکنون در دسترس مي‌باشند، کاربردهاي بالقوۀ اين نانومواد محدود است. اين محدوديت را مهندسان، شيمي‌دانان‌ و ديگران ايجاد نكرده اند بلکه از محدود بودن تصور و دانسته‌هاي ما در مورد زيست‌شناسي سرطان ناشي شده است.فناوري‌نانو در زمينۀ سرطان دربرگيرندۀ محدودۀ گسترده‌اي از مواد و روش‌هاست که متقابلاً براي حل و برطرف نمودن تعداد زيادي از مسائل و مشکلات در اين زمينه به کار مي‌رود، از جمله:
-به زودي عوامل تصوير برداري و تشخيص بيماري، پزشکان را قادر به تشخيص سريع سرطان و درمان بسيار آسان خواهد نمود.
-سيستم‌هايي که مي‌توانند ارزيابي‌هاي زمان واقعي از درمان‌ها و جراحي‌ها را براي تسريع فرآيند تفسير باليني ارائه نمايند.
-تجهيزات چند کاره‌اي که مي‌توانند مرزهاي زيست‌شناسي را پشت سر گذاشته و عوامل دارويي چندگانه‌اي را با غلظت‌ها‌ي بالا در زمان و مكان مشخص به ياخته‌هاي سرطاني برسانند.
-عواملي که قادرند تغيرات مولکولي در بدن را پيش‌بيني نمايند و نيز از بدخيم شدن سلول‌هايي که در مرحلۀ پيش‌سرطان هستند، جلوگيري کنند.
-سيتم‌هاي نظارتي که توانايي تشخيص تغييرات ناگهاني و نيز علائم ژنتيکي را که نشان‌دهندۀ پيش‌زمينه‌هاي بروز سرطان هستند دارا مي‌باشند.
-روش‌هاي منحصر به فرد براي کنترل علائم سرطاني که کيفيت زندگي را به‌طور مضري تحت تأثير قرار مي‌دهند.
-ابزارهاي تحقيقاتي که محققان را قادر خواهد ساخت، ماهيت عوامل جديد براي توسعۀ روش‌‌هاي باليني و پيش‌بيني ميزان مقاومت دارو را سريع‌تر تشخيص دهند.نانو‌ذرات داراي انواع مختلفي هستند و به‌طور حتم نقش مهمي را در جنبه‌هاي مختلف زندگي بازي مي‌کنند.
هر نانو‌ذره خصوصيات کاملاَ منحصر به فردي دارد و هر محقق نيز نانو‌ذرات را به طريق خاصي براي توسعۀ روش‌هاي جديد در مورد تشخيص و درمان سرطان به کار مي‌برد، با اين همه چند ويژگي خاص در مورد نانو ذرات وجود دارد که موجب ايجاد پيوند ميان تمامي اين تلاش‌ها شده و زمينۀ وسيعي را براي کاربرد فناوري‌نانو در زمينۀ سرطان ايجاد مي‌کند.در ابتدا، محققان نانو ذرات را به گونه‌اي طراحي نمودند که اتصال مقادير مولکول‌ها از قبيل مولکول‌هاي دارو و يا مولکول‌هايي که قادر به هدف‌گيري ذرات به سمت تومورها هستند، به سطح ذرات به آساني انجام گيرد. به عنوان مثال، يک عامل هدف گيرندۀ متداول، مي‌تواند مولکول اسيد فوليک باشد که اصطلاحاَ به آن فوليت نيز گفته مي‌شود. اين عامل قادر است گيرنده‌هاي فوليت را که در سطح سلول‌هاي سرطاني وجود دارند، تشخيص داده و به آنها متصل شود.عامل هدف گيرندۀ ديگر يک آنتي بادي مي‌باشد که قادر به شناسايي و اتصال به پروتئيني به نام Her-2 که در نمونه‌هاي قطعي سرطان سينه وجود دارد، مي‌باشد. عامل ديگر يک آپتامر (يک قسمت از اسيد نوکلئيک که به عنوان يک آنتي بادي Super- charged عمل مي‌کند) مي‌باشد که پس از تشخيص آنتي‌ژن‌هاي ويژۀ سرطان پروستات، قادر است که به آنها متصل شود.سرطان‌شناسان به طور حتم در حال جست‌وجو براي يافتن اين قبيل علائم سطحي سلول مي‌باشند و هنگامي‌که کار آنها به نتيجه رسيد، فناوري‌نانوست‌ها به آنها ملحق شده تا عوامل هدف گيرندۀ مورد نياز را توليد نمايند و به اين ترتيب جعبۀ ابزار دانشمندان در زمينۀ تشخيص و درمان سرطان کامل شود.اينکه چرا شيميدان‌ها عامل هدف گيرنده را مستقيماَ به يک مولکول دارو يا يک عامل تصوير برداري متصل نمي‌کنند، از پيچيدگي‌هاي ديگر کاربرد نانو ذرات است و نيز چيزي است که شيمي‌دانان داروساز به دنبال آن هستند؛ در عين حال قابل ذکر است که به کارگيري نانو‌ذرات در اين زمينه دو مزيت عمده دارد:مورد اول، کارکرد يک نانوذره به صورت يک عامل هدف‌گيرنده است. هنگامي‌که اسيدفوليک به يک گيرندۀ فوليت مي‌چسبد، اين اتصال دوام زيادي ندارد و پس از مدتي مولکول اسيدفوليک از گيرنده جداشده و حرکت مي‌کند، در اين حالت ممکن است که اين عامل به گيرندۀ فوليت ديگري بر روي يک سلول مشابه متصل شود يا اينکه اين اتفاق نيفتد.دراينجا يادآوري چگونگي اتصال چند حلقه به يک قلاب، تصوير واضحي را از چگونگي عملکرد نانو‌ذرات به ما مي‌دهد. در اين حالت نانو ذره به صورت قلابي عمل مي‌کند که دسته‌هاي چند‌تايي از عوامل هدف گيرنده، مانند اسيد فوليک، به آن متصل مي‌شوند و هدف گيري به اين روش بسيار مطمئن‌تر از هنگامي است که از يک داروي متصل شده به يک عامل هدف گيرنده استفاده شود. بنابر گفتۀ پروفسور Gregory Lanza، از بخش داروسازي دانشگاه واشنگتن، در اين حالت هر زماني‌که عامل هدف گيرنده از گيرنده‌اش، بر روي يک سلول سرطاني، جدا شود عامل هدف گيرندۀ ديگري بلافاصله جاي آن را پر مي‌نمايد.
دومين دليل براي اين موضوع که چرا عملکرد ترکيب نانو‌ذره با عوامل هدف‌گيرنده براي تشخيص يا درمان سلول‌هاي سرطاني از ساير روش‌ها بهتر است، اين است که بر خلاف يک مولکول- دارو يا يک عامل تصوير برداري که عملکرد شيميايي خاصي دارند، يک نانو ذره به صورت ظرف بزرگي مي‌باشد که مي‌تواند مملو از ده‌ها يا صدها عامل تصويربرداري يا مولکول دارو باشد. به گفتۀ دکتر kopelmanاستفاده از يک نانو ذره به جاي يک مولکول منفرد را مي‌توان به تحويل دادن يک بستۀ پستي در عوض يک کارت تبريک، تشبيه نمود.پر نمودن يک نانوذرۀ هدف‌گيرنده با دارو، مي‌تواند به مقدار زيادي در کاهش اثرات سمي داروهاي درمان سرطان مؤثر باشد. از اين طريق مي‌توان داروي بيشتري را به محل تومور رساند و از رسيدن دارو به بافت‌هاي سالم جلوگيري نمود و بدين طريق اثرات جانبي استفاده از اين داروها را تا حد زيادي کاهش داد، در عين اينکه ميزان اثر بخشي آنها نيز بهبود مي‌يابد.
نانو ذرات چه هدف گيرنده باشند و چه نباشند، از طريق کاهش به کارگيري مواد شيميايي مختلف در ترکيب دارو که براي افزايش انحلال‌پذيري اين داروها در سيالات بدن به کار مي‌روند، نقش عمده‌اي در کاهش عوارض استفاده از داروهاي ضد سرطان دارند.به عنوان مثال دارويAbraxane يک ترکيب نانو ذره‌اي ساخته شده از داروي ضد سرطان و بسيار قوي Paclitaxel، به صورت عوامل فعال در Taxol، مي‌باشد که هم‌اکنون به‌صورت يک سلاح مهم در تسليحات درماني تومور‌شناسان به‌شمار مي‌آيد، اما مشکلي که در اينجا وجود دارد، کم بودن قابليت انحلالPaclitaxel در سيالات بدن مي‌باشد. شيميدان‌هاي داروساز به منظور غلبه بر اين مشکل، Paclitaxel را با مواد شيميايي ديگري که اثرات جانبي بسيار محدودي در بر خواهد داشت، ترکيب نمودند.چنانچه يک نانو ذره را با Paclitaxel پر کنيم، آلبومين به دست مي‌آيد که يکي از عمده‌ترين پروتئين‌هاي خوني مي‌باشد، استفاده از اين مادۀ فوق شيميايي مي‌تواند اثرات بسيار مفيدي براي بيماران داشته باشد. با استفاده از اين ماده بيماران مي‌توانند مقادير بيشتري از Paclitaxel را در عين داشتن کمترين ميزان اثرات جانبي، مصرف نمايند.

چند عملکرد در يک نانو ذره:

يکي از اميد‌بخش‌ترين کاربردهاي نانو ذرات، به کارگيري آنها به منظور انجام هم‌زمان دو عمل تشخيص تومور و رساندن دارو به آن مي‌باشد.دکترها kopelman، Prasad و Lanza، همگي در حال کار بر روي برخي کاربردهاي ويژۀ نانو ذرات در اين زمينه مي‌باشند. به‌همين ترتيب دکتر JamesBakerکه تحقيقاتش تحت حمايت NCR قرار دارد، و گروهش در دانشگاه ميشيگان موفق به توليد dendrimerهاي چند منظوره‌اي شدند که به صورت نانو ذرات پليمري کروي شکلي مي‌باشند که قادرند با انواع مختلفي از مولکول‌ها آرايش‌هايي تشکيل دهند.در ماه‌هاي اخير، اين گروه نتايج حاصل از آزمايش‌هاي dendrimerهاي چند کاره را بر روي حيوانات آزمايشگاهي را به صورت مقاله‌هايي ارائه نمود که اين نتايج حاکي از موفقيت dendrimerها در در انجام همزمان دو عمل تشخيص و درمان تومورها بود. يک چنين عملکرد چند منظوره‌اي را شايد بتوان مهم‌ترين مشخصۀ نانو ذراتي دانست که در درمان سرطان استفاده مي‌شوند و دانشمندان با به کارگيري آنها قادر به وجود آوردن تحولات بسيار عظيمي در عرصۀ تشخيص، درمان و پيشگيري از سرطان خواهند بود.قابل توجه است که قابليت دارورساني به اين طريق، خاص يک نوع داروي خاص نيست و در اين شيوه مي‌توان به طور همزمان چندين داروي متفاوت را به يک تومور انتقال داد.مطمئناَ تلاش‌هاي فراواني به منظور توليد نانو ذرات چند کاره‌ با خواص ويژۀ درماني صورت خواهد گرفت؛ خواصي که هر سه عملکرد هدف يابي، ظرفيت ترابري و غلبه نمودن بر مقاومتي که تومور نسبت به دارو نشان مي‌دهد، را به صورت يک‌جا داشته باشند. مع‌ذلک دانشمندان فناوري‌نانو که در زمينۀ سرطان فعاليت مي‌کنند خوش‌بين هستند که روش‌ها و رقابت‌هاي پيش‌بيني شده قادر خواهند بود بر چالش‌ها و پيچيدگي‌هاي موجود در اين زمينه غلبه نمايند و نيز اينکه فناوري‌نانو تحولات بسيار عظيمي را در زمينۀ سرطان ايجاد خواهد کرد که منافع آن براي بيماران سرطاني بي‌شمار خواهد بود.فنانوري نانو يک ميدان چند بعدي است که زمينه هاي وسيع و متنوعي از ابزارها را در حوزه مهندسي، بيولوژي، فيزيک و شيمي پوشش مي‌دهد:از حوزه نانو بردارها جهت هدف‌گيري و رساندن هدفمند داروهاي ضد سرطان، تا مکانيزم هاي کنترل کنندة عمليات جراحي و پروسه هاي ترميم و بهبودي.اين حوزه وسيع در مبارزه عليه سرطان، چالش‌هاي اساسي را پديد مي‌آورد: در مقاله زير مي‌کوشيم تا چهارچوب‌هاي چالش برانگيز در حوزه درمان سرطان را با معياربررسي خط مشي NCI ، موسوم به ، Cancer Nanotechnology Plan ،مورد بررسي قرار دهيم.

الف) چند تعريف اساسي:

• نانوتکنولوژي علاقه مند به، مطالعه ابزارهائي است که خودشان يا به کمک مولفه‌هاي اساسي‌شان در ابعاد يک الي هزار نانومتر، (از چند اتم تا ابعاد چند سلول) در مبارزه عليه سرطان بکار گرفته مي‌شود.
• دو زمينه اصلي فناوري نانو در سرطان، عبارتند از نانوبردارها (Nanovector) جهت کمک به بهبود تجويز هدفمند دارو و کمکهاي تصوير نگاري، و ديگري الگوهاي دقيق رفتاري سطوح تحت درمان.
• نانوبردار: يک کاواک (hollow)يا يک سازه تو خالي است در ابعاد يک الي هزار نانومتر که حامل داروهاي ضدسرطان و عوامل کشف کننده، است. نانوبردارها در پزشکي ژنتيک نيز بکار گرفته مي‌شوند.
• فتوليتوگرافي: يک روش مشخص کردن تو سط نور مي باشد که جهت بررسي الگوهاي ساختار سطوح بکار گرفته مي‌شود. دقت ابزارهاي نانوئي بوسيله ابزارهاي فتوليتوگرافي تعيين مي‌شود از اين رو توسعه اين ابزارها در افزايش ظرفيت اطلاعاتي زيست مدارها مؤثر خواهند بود.
قابليت فناوري نانو در پيشرفت‌هائي نظير کشف سريع‌تر، تشخيص و پيش‌گوئي وراثتي و انتخاب روش درمان بر اساس قابليت‌هاي چندگانه‌اي سنجيده مي‌شود که عبارتند از: کشف محدوده وسيعي از سيگنال‌هاي مولکولي و نشانه‌هاي زيستي.مثال‌هاي اصلي از کشف به طريقه multiplex، به کمک فناوري نانو، عبارتند از:آشکارسازهاي نوري نانويي، نانومفتول‌ها و نانوتيوب‌ها که در اکتشاف بکارگرفته خواهند شد . چند کارگي يک مزيت پايه در نانوبردارها بويژه در معالجه سرطان و هدايت عوامل کشف است: اهداف اوليه شامل اجتناب ازهدف‌گرفته شدن به کمک زيست نشانه‌گذاران (biomarker) و يا سدهاي دفاعي بدن است ونيزاز ديگر مزيتهاي بالقوه بايد گزارش کردن بازدهي و تأثير روش معالجه باشد.در حال حاضرهزاران نانوبردار، تحت پژوهش مي‌باشند. با ترکيب سازمان يافته آنها درتعامل با روش‌هاي درماني برگزيده و مکملهاي هدف گيري بيو لوژيک، قادر خواهيم بود تا به سوي دستيابي به عوامل درماني شخصي ، پيش برويم. روش‌ها و مدل‌هاي نوين رياضي ، به منظور رمزگذاري دقيق فناوري نانو در تومورشناسي مورد نياز است.اهداف عالي پروژه CNPLan: (Cancer Nanotechnology Plan)نمايش سريع‌تر نشانه‌هاي بيماري که به پزشکان اجازه دهد سرطان را هر چه سريع‌تر کشف ومهار نمايند و گام‌هاي موثري در معالجه بردارند توسعه سيستم‌هائي که به صورت آني تشخيص دهند، و بازدهي سيستم معالجه را براي شتاب‌دهي روش کنترل کنند. چند منظوره بودن: ابزارهاي هدف ياب ،بايد استعداد ميان برزدن سدهاي دفاعي بيولوژيک جهت به هدف رساندن عوامل درماني چندگانه با تمرکز بسيار بالارا در سرعت هاي انتشار بيولوژيکي، ،مستقيماً به سوي سلول‌هاي سرطاني را داشته باشند.( بافت آنها در ابعاد ميکرويي است و نقشي اساسي در رشد و تکثير سرطان ايفاء مي‌کنند( اين عوامل، مي‌بايستي قادر باشند در هر لحظه موقعيت مولکول‌هاي اکتشاف کننده را رهگيري نموده و حرکت سلول‌هاي سرطاني را متوقف سازند. سيستم‌هاي پايش‌گر،(دگرگوني‌هائي را که ممکن است محرک پروسه‌هاي سرطان‌زا و جهشهاي ژنتيکي مستعدساز سرطان باشند کشف مي کنند) ، بايد توسعه يابند. روش‌هاي نويني جهت مديريت علائم سرطان که تحت تاثيرشرايط زندگي مي باشند، بکار گرفته شود ابزارهاي پژوهشي که کاوشگران را قادر سازد سريعاً اهداف جديد را رهگيري کنند،جهت توسعة دانش باليني و پيش‌بيني مقاومت داروئي، از اولويت برخوردارند. آزمايشگاه شاخص‌گذاري نانوتکنولوژي يا Nanotechnology Characterization Laboratory که به اختصار NCL خوانده مي‌شود در راستاي اين طرح، اهداف عالي زير را تعيقب مي‌کنند: توسعه اطلاعات در زمينه برهم‌کنش ابزارهاي نانوئي و سيستم‌هاي بيولوژيک اين پژوهش تلاش دارد، خطوط مبنا و اطلاعات علمي اساسي را در جهت تحقيق و توسعه در حوزه هاي تشخيص و عوامل اکتشاف‌گرنانويي ، ونيز استراتژي‌هاي درمان، را وضع نمايد.به هر حال اين اطلاعات به سمت مراکز فعال سرطان شناسي و برنامه هاي وابسته به آن از طريق بانک اطلاعات عمومي که تحت پوشش شبکهCancer Biomedical Informatics Grid قرار دارد و به اختصار(CaBIG) خوانده مي شود، هدايت خواهند شد.اما به هر حال NCI،نقش سياستگزار و حامي را تا انتهاي اين برنامه حفظ خواهد کرد.NCI نيز در 4 محور عمده فعاليت مي‌کند (برنامه تا سال 2015 ميلادي تنظيم شده است(
• تلاش در جهت مديريت فعاليت‌هاي منظم چند بعدي، ميان تيم‌هاي مختلف همکار
• کم کردن شکاف ميان کشف و توسعه روش ها و ابزارهاي درمان
• تلاش درجهت حل معضل عمده فقدان استانداردهاي در دسترس
• تلاش در جهت توسعه زيرساخت هاي توسعه تکنولوژي پزشکي
-کليدهاي اساسي در برنامه نانوتکنولوژي عليه سرطان تسريع در اکتشافات، و توسعه تلاش‌هاي که فرصت‌هاي بزرگتري را براي پيشرفت اين حوزه دردرمان سرطان، در بخش خصوصي ايجاد کند.فناوري نانو در زمينه‌هاي زير در ارتباط با حل مشکل سرطان، فعاليت خواهد کرد: تصوير برداري مولکولي و کاوشگران سريع‌تر و دقيق‌ترMolecular Imaging and Early Detection
• تصوير برداري داخل بافت زنده In vivo Imaging
• گزارش‌گران بازدهي Reporters of Efficacy
• درمان‌شناسي چند منظوره Multifunctional Therapeutics
• پيشگيري و کنترل Prevention and Control
• پيش رانهاي پژوهشي Research Enablers

راهبردهاي جديد در مبارزه عليه سرطان (رويکرد سرمايه‌گذاري(

در راستاي اهداف CNPLan، سرمايه گذاري در 4 زمينه زير صورت خواهد گرفت:
1 توسعه 3 تا 5 مرکز، CCNE که بستري مناسب براي مهندسان و فيزيک‌دانان به منظور توسعه دانش کارشناسي بيولوژي سرطان ‌باشد و نيز دسترسي به بيماران سرطاني در مراکز ملي و جامع سرطان را تسهيل کند. ونيز توسعه مراکزي موسوم بهSPORE ، و زير ساخت‌هاي عمومي ملي نظير خانواده سرطان سينه و روده بزرگ در اولويت قرار گيرد. 2. CNPLan بر روي برنامه آموزشي ميان رشته‌اي به عنوان ابزاري در راه تسريع خلاقيت تيم‌هاي چند رشته اي که در راه ادغام بيولوژي سرطان ونانو تکنولوژي فعاليت مي‌کنند سرمايه‌گذاري خواهد کرد.
3. CNPLan، برروي مؤسسات توسعه دهنده فناوري نانو که توليد محور باشند و تاکيد بر عمومي ساختن دانش فناوري نانو دارند،در سطح تجارتخانه‌هاي کوچک و پروژهاي بخش خصوصي، از طريق سرمايه‌گذاري حمايت خواهد کرد. 4. CNPLan بر روي پروژهايي که در حوزه کاربردي کردن نانوتکنولوژي در بيولوژي سرطان فعاليت مي‌کنند، در پروژهاي سطح بنيادين و ساير مکانيزم هاي توسعه، سرمايه‌گذاري خواهد کرد.

اهداف و ماموريت‌هاي ""CCNEها:

CCNE: Centers of Cancer Nanotechnology Excellence
هدف عالي اين مراکز، توسعة نانوتکنولوژي در حوزه پژوهش‌هاي بنيادين و کاربردي است به گونه‌اي که لازم است سريعاً جهت انتقال دانش کاربردي به سوي پژوهش‌هاي درمانگاهي ابزار سازي کنند.
نيازمندي‌هاي بحراني براي هر CCNE عبارت خواهند بود:
 تعامل با يک مرکز جامع سرطان/ در چهار چوب برنامة SPORE
 وابستگي به دانشگاه ها يا مراکز پژوهشي مهندسي محور و علوم پايه (نظير رياضيات، شيمي، فيزيک وعلوم مواد)
 دارا بودن امکانات زيست محاسباتي پيشرفته.
 نيازمندي‌هاي وجودي غير انتفاعي در جهت توسعه همکاري‌هايي فناوري در بخش خصوصي.
اهداف مطلوب ، نمايشگر فناوري‌هايي خواهند بودکه توسعه يافته‌اند و به طرز موثري عليه پروسه هاي سرطان ابزار سازي شده‌اند. يک کميته مشترک تلاش‌هاي کليه CCNEها را هدايت مي کندتا داده هاي ابزاري مطلوب براي انتقال تکنولوژي، از طريق مراکز، برآورده شود.شيوه ارتباطات داخلي مراکز و قدرت پيشرفت هر مرکزنيز بوسيله اين سيستم ارزيابي مي شود.

آزمايشگاه‌هاي شاخص گذار نانوتکنولوژي (NCL):

Nanotechnology Characterization Laboratory
ذرات نانويي و ابزارهاي نانويي، از نظر ابعاد کاملا به مولکول‌هاي زيستي نزديکند و به سادگي مي‌توانند در اغلب سلول‌ها نفوذ کنند. قابليت ما در ادغام فيزيک،شيمي و خواص بيولوژيک اين ذرات پژوهشگران و مهندسان را قادر خواهد ساخت تا نانو ذرات را در جهت ساخت دارو به کار گيرند، داروهايي که، در حوزهتصوير نگاري تشخيصي و کشف سرطان مي‌توانند مفيد واقع شوند. NCL تهيه‌کننده زير ساخت‌هاي پشتيباني اساسي در راه توسعه اين حوزه است. هدف NCL شتاب بخشي به مرحله انتقال فاز از حوزه بنيادين Nano-biotech به حوزه مهندسي است.

ساخت تيم‌هاي پژوهشي:

در اين حوزه NCI هنوز به دنبال مکانيزم جديدي براي توسعه تيم‌هاي چند رشته‌اي است.

سياست‌هاي تشويقي:

 جايزه F33 NIH براي پژوهشگران ارشد که از طرف سرويس ملي پژوهش اهدا مي شود
 جايزه F32 NIH براي پژوهشگران فوق دکترا که از طرف سرويس ملي پژوهش اهدا مي شود
 جايزه K25 و K08 به عنوان مربي توسعه تحقيقات علمي باليني، که از طرف سرويس ملي پژوهش اهدا مي شود
سياست‌هاي صنعتي الف) برنامه ‌هاي ارتقاء پژوهشگاه ها تحت عنوان معاهدات T32: اين برنامه پژوهشگاه‌هاي استاندارد و مجاز را قادر مي‌سازد تا فرصت‌هاي آموزشي و پژوهشي خود را جهت آموزش به دانشجويان فوق دکترا و ماقبل دکترا که در زمينه ترکيب زمينه‌هاي ويژه بيوپزشکي و تحقيقات طبي فعاليت دارند ،ارتقاء بخشد . ب) برنامه ‌هاي" آموزش سرطان" در قالب معاهدات R25: اين مکانيزم در راه توسعه برنامه‌هاي آموزشي جهت دهنده به بيولوژيست‌ها، مهندسان ، فيزيک‌دانان و مربيان گام بر مي‌دارد. تمرکز بر توسعه فعاليت‌هاي با برنامه، درCCNE به منظور توسعه برنامه در قالب برنامه‌هاي آموزشي/ سمينارها و انجمن‌هاي ملي تمرکز يافته، درچهار چوب موضوع "نانوتکنولوژي عليه سرطان " است.برنامه فعاليت‌هاي آتي آموزشي و نيازهاي توسعه تکنولوژي بر پايه موفقيت‌هاي اوليه راهبردهاي فوق و تشخيص نيازهاي برنامه صورت خواهد گرفت ساخت"زمينه ساز"هاي نانوتکنولوژي سرطان بر بستر هدايت برنامه‌هاي پژوهشي : با استفاده از آژانس‌هاي وسيعي اطلاع رساني(BAA ) يا Broad Agency Announcement NCIسه تا پنج زمينه ساز عمده تکنولوژي براي سرطان، نظير سيستم‌هاي نمايشگر نانوفناوري و سيستم‌هاي کنترل کيفيت درمان و پروسه‌هاي مفهوم سازي بيولوژي سرطان را به انجمن‌هاي R&Dخواهد شناساند.اين پروژه سرمايه‌گذاري سه سالانه مي‌طلبدکه از طريق ملاحظات ويژه در مفاد معاهدات لحاظ شده است. اين برنامه‌ها مسبب ساز زمينه‌هاي تکنولوژي به منظور توسعه پژوهش هاي کاربردي در سرطان پژوهي خواهند بود.اين پژوهش ها نيازمند تيم‌هايي خواهند بود که با مراکز جامع سرطان در قالب برنامه SPORE ودر جهت پخش فناوري فعاليت کنند. پيشگامان پايه و "کاربردي" در حوزه نانوتکنولوژي سرطان : اين مراکز متمرکز بر بررسي و بازرسي طرح‌هاي اوليه، در حوزه مفهوم سازي پروسه‌هاي بيولوژيکي خاص، فناوري نقص شناسي يا روش‌هاي توسعه دانش داروشناسي، خواهند بود. در اين راستا پروژه‌هاي پژوهشي که چگونگي شاخص‌گذاري کمي مفاهيم بنيادي در بيولوژي سرطان را تعريف مي‌کنند در برنامة CNPLan لحاظ شده است.
مکانيزم‌هاي سرمايه‌گذاري تحت معاهدة R33 / R21، جهت بنگاه‌هاي اختراع محور در نظر گرفته شده اند و معاهدات R43 و R41، مکانيزم‌هاي سرمايه‌گذاري در حوزه صنايع تجاري کوچک را لحاظ کرده اند.اکنون خطوط راهنماي کلي اين برنامه‌ها را بررسي مي کنيم.در اين بخش مي‌کوشيم تا با برنامة NCI در قالب 6 اولويت تعريف شده در اين پروژه، آشنا شويم.برنامه پي‌گيري در قالب 2 دوره طي خواهد شد.در طي دوره 1 تا 3 ساله، CNPLan، به توسعه برنامه‌هائي که، توسعه توليداتي را در دستور کار دارند که به زودي در سطح کاربردي مورد استفاده قرار خواهند گرفت، اهتمام خواهد داشت.در طي دوره دوم که 3تا 5 سال به طول خواهد انجاميد توسعه برنامه‌هايي در دستور کار است که فناوريهاي مشکل‌تري را مي‌طلبد و مسايل بيولوژيکي تازه‌اي را به چالش مي کشد و يا نيازمند به توسعه چندين مولفه پيش نياز تکنولوژيک هستند ولي داراي يک نقطه عطف و انقلابي در پروسه کشف و مدلسازي رفتار ياخته‌ها و پيش‌گيري از سرطان خواهند بود.شاخص‌هاي کمي در طي اين برنامه‌ها سمت و سوي رشد و هدايت سرمايه‌گذاري‌ها را تعيين خواهند کرد. اين شاخص‌هاي کمي معيار ارزيابي و کنترل پروژه‌ها خواهند بود.در پايان اين دوره 5 ساله حداقل انتظار اين است که توليداتي در عرصه بيمارستاني و ياحداقل در عرصه پژوهشگاهي توليد شود. CNPLan همچنين يک برنامه جزبه جز جهت مشارکت صنايع تجاري در 5 سال آينده طراحي کرده است که آن را در فرصتي ديگر بررسي خواهيم کرد.در زير به بررسي دوره هاي برنامة CNPLan مي‌پردازيم : اولويت يکم: نمايشگرهاي مولکولي و کاوش‌گران سريع‌تر: در دوره 1-3 ساله:شروع آزمايشات باليني که تسهيل کننده سنجش سريع و کاشف سلول‌هاي غيرطبيعي در حوزه نانوتکنولوژي باشند. بهبود واصلاح سيستم‌هاي نانو تکنولوژي زيستي (ابزارهاي پايه، مفتول‌هاي نانويي و نانوکانال‌ها) براي آناليز سريع و حساس کنترل شونده ها. چنين سيستم‌هايي بايد قادر باشند کمترين تغييرات در سلول‌هارا کنترل کنند . بازه زماني 3- 5 ساله : گسترش ابزارهاي نانويي براي سنجش متداول اعتبار نشانه‌گرهاي سرطان. توسعه سيستم چند فاکتوري پروتئيني و ژنوميک تشخيصي براي شناسايي تومورها و تعيين مرحله رشد سرطان. شروع آزمايشات باليني در بستر چند مولفه‌اي فناوري نانو وتشخيص زود هنگام و تحت نظر گيري درماني . اولويت دوم:نمايشگرهاي درون ياخته زنده: در دوره1-3 ساله : ارزيابي داروهاي جديد در قالب برنامة IND به منظور شروع آزمايشات پژوهشي در سطح درمانگاهي جهت MRI نانويي، با قابليت شناسايي حداقل100000 سلول سرطاني فعال و مهاجم هدايت آزمايشات پزشکي در سطوح مختلف درماني با حداقل 3 نوع کاوشگر تصويري با استفاده از ابزارهاي کاوشگر متنوع نظير MRI ، مافوق صوت و نمايشگران اپتيکي مادون قرمز.

بازه زماني 3-5 ساله:

کامل کردن آزمايشات باليني و ثبت و ذخيره سازي استفاده هاي دارويي(NDA) براي اولين عامل تصوير نگاري نانويي که قابليت شناسايي کردن فعاليت زير 100000سلول سرطاني مهاجم را داشته باشدشروع آزمايشات باليني با عوامل متعدد تصوير نگاري نانويي توسعه قابليت‌هايي براي پايش پروسه هاي سلولي فعال همانطور که در طي زمان تغيير مي کنند.
اولويت سوم: گزارش بازدهي روش درمان Reporters of Efficacy

در دوره 1-3 ساله:

 شروع آزمايشات باليني با ابزارهاي نانويي (بر پايه ابزارهاي نمايشگر درون ياخته) با هدف ارزيابي آزمايشات باليني و موثر بودن ابزارها.
 ايجاد قابليتهايي براي پايش انهدام شبکه رگهاي مربوط به تومورهاي اوليه توپر و ضايعات متاستاتيک(در سراسر بدن تکثير مي شوند).
 ايجاد ابزارهاي نانويي به منظور شناسايي و ارزيابي کمي تغييرات شيميايي و بيولوژيک ، ناشي شده از روش درمان . نشان دادن صحت موضوع براي ابزارهاي نانويي ، که، بر اساس تصوير نگاري درون ياخته يا بيرون از موجود زنده استوارند و مي توانند با عوامل درماني مختلفي براي نشان دادن توزيع زيستي درون ياخته اي استفاده شوند.
 شروع آزمايشات باليني با يک ابزار تصويرنگاراپتيکي که قابليت نشان دادن مرزهاي جراحي با استفاده از عوامل نانويي باشند.

در دوره 3 تا5 ساله:

 نشان دادن سيستمهاي چند کاره (نمايشگر هاي داخل ياخته و نمايشگرهاي محيط پيرامون ياخته) که قادر باشند سريعاً بازدهي روش درمان را بر اساس خودکشي سلولي(Apoptosis)، رگزايي،پسروي و ديگر نشانگرها، تعيين کنند.
 نشان دادن سيستم‌هاي چند کاره براي پايش آني توزيع داروها
 ترغيب استفاده‌ متداول از گزارشات اثر بخشي در مقياس نانوبه منظور جانشيني سنجشهاي نانويي در آزمايشات باليني.

اولويت چهارم: روش‌هاي درماني چند منظوره در دوره 1-3 ساله:

 فايل کردن کاربرد داروهاي جديد جهت شروع آزمايشات باليني به کمک يک سنسور هدف‌گير(تشعشعي، مغناطيسي)
 ثبت و ذخيره سازي کاربرد داروهاي جديد جهت شروع يک عمليات درماني چند منظوره کامل به همراهي ابزارهاي ارزياب روش درمان.
 توسعه ابزارهاي نانويي با قابليت هدف‌گيري‌هاي چند منظوره و متنوع
 ثبت و ذخيره سازي کاربرد داروهاي جديد نانويي براي شروع تمرينات باليني به منظورارايه يک روش درماني مبتني بر ابزارهاي نانويي و سيستم‌هاي هدف‌گير شبکه‌اي.

دردوره 3-5 ساله:

 هدايت چندبعدي عمليات باليني با هدف گيرهاي حساس(تشعشعي،ميدان مغناطيسي)
 ثبت و ذخيره سازي کابردهاي داروهاي نانويي جديد به منظور پوشش عمليات باليني يک روش درماني مبتني بر هدفگيري چند فاکتوري ،با استفاده از داروهاي نانويي.
 نشان دادن با ترکيب مجدد5 داروي رد شده در ابزارهاي نانويي هوشمند و هدف دار براي آزمايش مجدد در نسل جديدي از مدلهاي پيش باليني
اولويت پنجم: پيشگيري و کنترل دردوره 1-3ساله : نشان دادن صحت موضوع براي ابزارهاي نانويي داراي توانايي نشان دادن تغييرات ژنتيکي (که مربوط به تشخيص فرايندهاي پيش قراولان سرطان وhyperplasia است)، با هدف پيشگيري از ايجاد سرطان متعاقب آن . در دوره 3-5 ساله:
 ثبت و ذخيره سازي داروهاي جديد نانويي به منظور شروع آزمايش‌هاي باليني يک ابزار نانويي که قابليت شناسايي زودرس پروسه هاي سرطان را دارد.
 نشان دادن صحت موضوع ، براي ابزارهاي نانويي توانمند در کشف متاستازها(در سراسر بدن پخش مي شوند)

اولويت ششم:" امکان بخش" هاي پژوهش در دوره 1-3 ساله:

 ايجاد ابزارهاي نانويي نتيجه گيري، براي آناليز پروتئين‌ها و شناسايي زيست نشانگر.
 ساخت نمونه اوليه براي کاربرد در شرايط آني و درهمان محل به منظور معين کردن توالي ژنها در سلولهاي بد خيم و سلولهايي که در مراحل قبل از بد خيم شدن مي باشند.
 توسعه تحقيقات بيو لوژي بر اساس سامانه هاي ابزاري همراه با کشت آزمايشگاهي
 بهبود و تصحيح روشهاي نشانه گذاري سلول و اجزاءآن با ذرات نانويي مانند نقاط کوانتومي براي مطالعه روندها و فرايندهاي سرطان
 توسعه بانک هاي اطلاعاتي سم شناسي براي ابزارهاي نانويي و نانوذرات
 ساخت يک چهارچوب علمي، براي قواعد داوري"تشخيص نانو ابزاري"، " داروها" و مواد پيشگيري کننده

در دوره 3-5 ساله:

 ايجاد ابزارهاي تحليلي نانويي به منظور مطالعه متيلاسيون DNA و فسفريزاسيون پروتئين
 ترغيب استفاده روزمره از فناوري مقياس نانو جهت توصيف تنوع تومورها.
 نشان دادن فناوري در مقياس نانو براي کشف جهش هاي متعدد در موجود زنده
 ترغيب استفاده روزمره از ابزارهاي تحليلي نانويي براي مطالعه مسيرهاي پيام دهي سلولي

گلوله سحرآميز؛ از تحقيق تا کاربرد

روش‌هاي معمول براي تشخيص و درمان سرطان شامل جراحي، بافت برداري، شيمي درماني و پرتودرماني مي‌شود. جديدترين داروهاي ضدسرطان بر سلول‌هاي سالم و سلول‌هاي سرطاني تأثيرات تقريباً مشابهي دارند. اين امر منجر به بروز آثار مضر و مسموميت در تمام بدن مي‌شود. در نتيجه، استفاده از اين داروها اغلب باعث به وجود آمدن عوارض جانبي شديد در ساير بافت‌هاي بدن (مانند فروداشت مغز استخوان1، بيماري‌هاي عضلات قلب2 و مسموميت‌هاي عصبي) مي‌شود، به طوري که حداکثر ميزان داروي قابل مصرف را شديداً کاهش مي‌دهد.
به علاوه به دليل توزيع گسترده دارو در سراسر بدن و حذف سريع آن از گردش خون، استفاده از مقادير زياد دارو اجتناب ناپذير بوده، نتيجتاً غيراقتصادي و اغلب باعث پيچيده شدن درمان مي‌شود. دارورساني هدفدار موضوع جديدي نيست و به اوايل قرن بيستم، همزمان با طرح گلوله سحرآميز از سوي‌ ارليخ بر مي‌گردد، قدمت اين موضوع گواه محکمي بر جذابيت آن است، اما هنوز تهيه و به کارگيري آن براي آزمايش‌هاي باليني يک چالش بزرگ است. اين چالش شامل پيدا کردن هدف مناسب براي يک بيماري خاص؛ يافتن دارويي مناسب براي درمان بيماري مورد نظر؛ و پيدا کردن حاملي مناسب براي رسانش دارو به صورت فعال به آن مي‌باشد، به شکلي که اين حامل از سيستم ايمني بدن -که مواد خارجي را به سرعت از گردش خون حذف مي‌کند- در امان باشد. نانوذرات با پوشش محافظ براي دوري از سيستم ايمني بدن و ليگاندها براي هدف قرار دادن سلول يا بافت خاص، بسياري از ويژگي‌هاي لازم يک گلوله سحرآميز را برآورده مي‌سازند نانوذرات شامل انواع مختلفي از سامانه‌هاي کلوئيدي با مقياس زيرميکرون ( کوچکتر از 1 ميکرومتر) هستند، و ممکن است غيرآلي، ليپوزومي يا پليمري باشند. چندين دهه از اولين مطالعات روي سامانه‌هاي دارورساني نانوذره‌اي مي‌گذرد، و بسياري از ويژگي‌هاي آنها به عنوان حامل‌هاي دارويي مناسب به خوبي شناخته شده است. يکي از مزيت‌هاي اصلي نانوذرات، کوچکي اندازه آنها مي‌باشد، به طوري که آنها را قادر به عبور از موانع زيستي خاص مي‌کند. برتري ديگر چگالي بالاي عامل دارويي در آنها است، که مي‌توان از آن براي رسيدن به خصوصيات رهايش دارويي متفاوت استفاده نمود. به دليل وجود انواع مختلف روش‌هاي توليد نانوذرات، خصوصيات سطحي متفاوتي مي‌توان براي نانوذرات ايجاد کرد.
از اين طريق ويژگي‌هاي ديگري نيز مثل اتصال ليگاندهاي محافظ براي افزايش مقاومت نانوذرات در برابر سيستم ايمني بدن و نتيجتاً افزايش حضور آنها در گردش خون، و يا اتصال ليگاندهايي براي متصل شدن نانوذرات به سلول يا بافت هدف، به نانوذرات اضافه مي‌شود تومورهاي سرطاني مجموعه اي از سلولهاي غيرطبيعي‌اند که به سرعت در حال رشد و تکثير مي‌باشند؛ به اين دليل آنها نسبت به سلولهاي سالم نياز بيشتري به مواد غذايي دارند. به عبارت ديگر تبادل مواد در عروق تومورهاي سرطاني بيشتر و شديدتر از عروق بافت‌هاي سالم است، و اين مسئله باعث مي‌شود تا در عروق اين بافت‌هاي سرطاني، فواصل بين سلولي بزرگ‌تري به وجود آيد، به طوري که حتي نانوذرات هم قادر به عبور از اين عروق مي‌شوند. همين امر، يعني عبور نانوذرات از عروق سرطاني و عبور نکردن از عروق سالم، باعث تجمع بيشتر نانوذرات در بافتهاي سرطاني مي‌شود. براي به حداکثر رساندن تجمع نانوذرات در بافت‌هاي سرطاني بايد آنها را از سيستم ايمني بدن دور نگه داشت تا توسط آن به سرعت از بدن دفع نشوند، و همچنين اندازه اين ناذرات بايستي در حدود 100 نانو متر باشد تا به طور خاص قادر به نفوذ در عروق تومور باشند، ضمن اينکه امکان نفوذ آنها در عروق سالم وجود نداشته باشد. در هشتم فوريه سال 2005، اولين محصول دارورساني نانوذره‌اي به نام آبراكسان3 -که برپايه نانوذرات آلبوميني و حاوي داروي پاکليتاکسل4 مي‌باشد- را شركت آبراكسيس اونكولوژي5، كه زيرمجموعه شركاي داروساز آمريكا6 مي‌باشد، براي درمان سرطان سينه به بازار عرضه كرد. در اواخر سال 2004 خبر احتمال ورود اين دارو به بازار، قيمت سهام اين شركت را50 درصد افزايش داد و به شکلي اداره دولتي دارو و غذاي آمريکا (FDA)را ناگزير کرد که سرفصل جديدي از داروهاي درماني را به وجود آورد. ورود آبراكسان نشان دهنده اين امر است كه ايده گلوله سحرآميز در حال تبديل شدن به واقعيت مي‌باشد از سال 1382، بعد از شروع مطالعه و تحقيق در زمينه نانوذرات زيستي در گروه بيوتکنولوژي دانشکده فني و مهندسي دانشگاه تربيت مدرس و توليد موفقيت آميز نانوذرات پروتئيني ، طرح‌هايي براي رسيدن به يک سامانه دارورساني در درمان سرطان برپايه نانوذرات پروتئيني طراحي شده، با کمک استادان و دانشجويان کارشناسي ارشد و دکتري گروه در حال انجام مي‌باشد

منابع :

http://www.nano.ir
www.maghaleh.net
nano.irannano.org

/س