Highly Biocompatible Hybrid AgNPs-Microgel Achieves Potent and Selective Antileukemic Activity

غالبًا ما يعمل علاج السرطان وفق مبدأ القوة الغاشمة. فقد صُممت أدوية العلاج الكيميائي القياسية لقتل الخلايا التي تنقسم بسرعة، وهي سمة مميزة للسرطان. ومع ذلك، فإن خلايا الجسم السليمة، وخاصة تلك الموجودة في نخاع العظم التي تنتج الدم، تنقسم أيضًا بسرعة. وعندما يتلقى المريض هذه الأدوية، فإن العلاج غالبًا ما يلحق الضرر بالأنظمة الضرورية لاستمرار الحياة، مما يؤدي إلى آثار جانبية شديدة مثل انهيار الجهاز المناعي، والعدوى، وإجهاد الأعضاء. ويتمثل التحدي المركزي للطب الحديث في إيجاد وسيلة لاستهداف الخلايا السرطانية بدقة متناهية بحيث تظل الخلايا السليمة دون مساس. هذا هو هدف العلاج الانتقائي: علاج يعمل كالقناص بدلاً من القنبلة، فيقضي على المرض مع الحفاظ على سلامة المريض.

وفي البحث عن هذه الدقة، توجه العلماء إلى تقنية النانو، وتحديدًا باستخدام جزيئات الفضة المتناهية الصفر. فلطالما عُرفت الفضة بقدرتها على قتل البكتيريا والفطريات، واكتشف الباحثون أنها في الأحجام المجهرية، يمكنها أيضًا منع الخلايا السرطانية من النمو. ومع ذلك، كانت هناك عقبة رئيسية تتمثل في أن الفضة سامة لكل شيء، بما في ذلك الخلايا البشرية السليمة. فعندما تذوب الفضة إلى أيونات — وهي جزيئات مشحونة صغيرة — فإنها تميل إلى إلحاق الضرر بكل من الأنسجة السرطانية والسليمة دون تمييز. والسؤال الذي طرحه الباحثون هو ما إذا كان من الممكن هندسة جسيم فضة يظل متماسكًا لفترة كافية للبحث عن السرطان، ويوصل ضربته السامة فقط حيث تبرز الحاجة، دون أن يتحلل إلى أيونات ضارة تؤذي المريض.

لقد اتخذ فريق من الباحثين من جامعات في المكسيك والولايات المتحدة وروسيا خطوة كبيرة نحو الإجابة على هذا السؤال. فقد طوروا نوعًا جديدًا من المواد الهجينة التي تجمع بين جسيمات الفضة النانوية وغلاف واقٍ مصنوع من بوليمر شائع وآمن يسمى بولي فينيل بيروليدون. فكر في هذا الغلاف كصدفة متينة تبقي جسيم الفضة متماسكًا، مما يمنع الجسيم من الذوبان في أيونات سامة بسرعة كبيرة. وقد ابتكر الفريق خمس نسخ مختلفة قليًا من هذه المادة، تختلف في حجم قلب الفضة وسُمك غلاف البوليمر، لمعرفة أي تصميم هو الأفضل. ثم اختبروا هذه المواد على نوعين من خلايا سرطان الدم (اللوكيميا): أحدهما من البشر والآخر من الفئران. واللوكيميا هي سرطان يصيب الدم ونخاع العظم، ويعد سرطان الدم الليمفاوي الحاد نوعًا سريع النمو يصيب الأطفال والبالغين على حد سواء.

كانت النتائج مذهلة. فعندما عرض الباحثون خلايا سرطان الدم لهذه الجسيمات الفضية الهجينة، بدأت الخلايا السرطانية في الموت بأعداد كبيرة. وقد اعتمد التأثير على التركيز؛ فكلما زادت الجسيمات الموجودة، زاد القضاء على الخلايا السرطانية. وكانت النسخ الأكثر فعالية من المادة، والتي سُميت AgNP4 وAgNP5، قادرة على قتل نصف خلايا سرطان الدم البشرية عند تركيز يبلغ حوالي 52 ميكروغرام لكل ميليلتر. وفي خلايا سرطان الدم لدى الفئران، كانت المادة أكثر قوة، حيث قتلت نصف الخلايا عند تركيز يبلغ حوالي 17 ميكروغرام لكل ميليلتر. والأهم من ذلك، أنه عندما اختبر الباحثون المواد نفسها على خلايا دم بشرية سليمة وخلايا نخاع عظم فئران سليمة، ظلت الخلايا السليمة سليمة تمامًا دون ضرر. وحتى عند أعلى التركيزات المختبرة، والتي كانت أقوى بعشر مرات مما كان مطلوبًا لقتل السرطان، ظلت الخلايا السليمة حية وتعمل بشكل طبيعي.

يكشف هذا الاختلاف في الاستجابة عن القوة الحقيقية للمادة: الانتقائية. فقد حسب الباحثون "مؤشر الانتقائية"، وهو مقياس لمدى أمان العلاج للخلايا السليمة مقارنة بالخلايا السرطانية. وبالنسبة لأفضل تركيبات الفضة، وصل هذا المؤشر إلى قيم تصل إلى 11.6 للخلايا البشرية و35.5 لخلايا الفئران. ولتضع ذلك في الاعتبار، أظهر دواء كيميائي قياسي يسمى "إيماتينيب"، والذي يستخدم لعلاج أنواع معينة من سرطان الدم، مؤشر انتقائية أقل من 1 في الخلايا البشرية. وهذا يعني أن الدواء القياسي كان في الواقع أكثر سمية للخلايا السليمة منها للخلايا السرطانية في هذا الاختبار المحدد. وبالمقابل، كانت مادة الفضة الجديدة أكثر سمية بكثير للخلايا السرطانية بينما تركت خلايا الدم السليمة وشأنها.

كما بحثت الدراسة في كيفية قتل المادة للسرطان. فقد كانت هناك فكرة سائدة مفادها أن جسيمات الفضة النانوية تعمل ببساطة عن طريق الذوبان وإطلاق أيونات الفضة السامة. ومع ذلك، وجد الباحثون أن هذا لم يكن هو الحال هنا. فعندما اختبروا أيونات الفضة النقية بدون غلاف البوليمر الواقي، قتلت الأيونات كل من الخلايا السرطانية والسليمة بكفاءة متساوية تقريبًا، دون أي تمييز. علاوة على ذلك، لم تسبب الأيونات النقية نفس التفاعل الداخلي في الخلايا كما فعلت الجسيمات الهجينة. أما الجسيمات الهجينة، فقد سببت نوعًا محددًا من الضرر داخل "محطات الطاقة" في الخلايا، والمعروفة باسم الميتوكوندريا. لقد حفزت إنتاجًا مفرطًا لأنواع الأكسجين التفاعلية، وهي جزيئات غير مستقرة يمكنها إتلاف الخلايا من الداخل إلى الخارج. وعندما أضاف الباحثون مادة تعادل هذه الجزيئات غير المستقرة، نجت الخلايا السرطانية، مما أثبت أن هذا الإجهاد التأكسدي الداخلي كان هو آلية الموت. ولم تسبب أيونات الفضة النقية هذا التفاعل نفسه، مما أكد أن الجسيم الهجين السليم، وليس الأيونات المذابة، هو المسؤول عن القتل الانتقائي.

وأشار الباحثون إلى أن عملهم السابق قد استخدم خلايا سليمة من أجنة الفئران، والتي تنمو بشكل أسرع وتتصرف بشكل مختلف عن الخلايا البالغة. وفي هذه الدراسة، استخدموا خلايا دم بشرية بالغة، مما وفر اختبارًا أكثر واقعية وصرامة. إن حقيقة بقاء المادة آمنة لهذه الخلايا البالغة، حتى عند الجرعات العالية، تشير إلى هامش أمان أوسع بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. ويبدو أن غلاف البوليمر الواقي هو العامل الرئيسي، إذ يعمل كمثبت يحافظ على تماسك جسيم الفضة ويسمح له بالتفاعل مع الخلايا السرطانية بطريقة تستطيع الخلايا السليمة تحملها.

وعلى الرغم من أن هذه النتائج واعدة، إلا أن الباحثين يوضحون بحذر أن هذا العمل أُجري في بيئة مختبرية باستخدام خلايا مزروعة في أطباق، وليس في مرضى أحياء. وستتضمن الخطوات التالية اختبار هذه المواد في كائنات حية لمعرفة كيفية سلوكها في نظام بيولوجي كامل، وكيفية معالجتها في الجسم، وما إذا كان بإمكانها علاج سرطان الدم بفعالية دون التسبب في آثار جانبية أخرى. ولا تدعي الدراسة أنها وجدت علاجًا لسرطان الدم، لكنها تقدم أدلة قوية على أن هذا النوع المحدد من مادة الفضة الهجينة لديه القدرة على أن يكون أداة أكثر أمانًا واستهدافًا من الخيارات الحالية. ومن خلال إثبات أن المادة تعمل من خلال آلية تختلف عن مجرد سمية الفضة البسيطة، فتح الباحثون مسارًا جديدًا لتطوير علاجات يمكن أن توفر يومًا ما على المرضى المعاناة المريرة للعلاج الكيميائي التقليدي.