Nanopartiküllerle Kanser Tedavisinde Yeni Dönem

MIT Mühendisleri, Kanser İlaçlarını Doğrudan Tümörlere Taşıyan Nanopartiküllerin Seri Üretim Yolunu Geliştirdi

MIT mühendisleri, kanser ilaçlarını doğrudan tümörlere taşıyan polimer kaplı nanopartiküllerin büyük ölçekli üretimini sağlayan bir yöntem geliştirdi. Mikroakışkan cihazlar kullanılarak hızlı ve GMP uyumlu üretilen bu nanopartiküller, özellikle yumurtalık kanseri tedavisinde umut vadediyor. Geleneksel kemoterapinin yan etkilerini azaltan bu teknoloji, klinik denemeler için yeterli miktarda üretim yapabiliyor.

Nanopartiküllerin Kanser Tedavisindeki Potansiyeli

Polimer kaplı ve tedavi edici ilaçlarla yüklü nanopartiküller, özellikle yumurtalık kanseri gibi kanser türlerinin tedavisinde büyük bir potansiyel taşıyor. Bu partiküller, ilaçları doğrudan tümörlere hedefleyerek geleneksel kemoterapinin birçok yan etkisini önleyebiliyor.

Son on yılda, MIT Enstitü Profesörü Paula Hammond ve öğrencileri, katman katman birleştirme tekniğiyle çeşitli nanopartiküller geliştirdi. Fareler üzerinde yapılan çalışmalar, bu partiküllerin kanserle mücadelede etkili olduğunu gösterdi. Ancak, bu nanopartiküllerin insan kullanımına yakınlaşması için büyük ölçekli üretim gerekiyordu.

Yeni Üretim Tekniği

Hammond ve Scripps Araştırma Enstitüsü’nde immünoloji ve mikrobiyoloji profesörü olan Darrell Irvine, Advanced Functional Materials dergisinde yayımlanan yeni bir çalışmanın kıdemli yazarları. Çalışma, nanopartiküllerin daha büyük miktarlarda ve çok daha kısa sürede üretilebilmesini sağlayan bir üretim tekniğini tanıtıyor.

Paula Hammond, “Geliştirdiğimiz nanopartikül sistemleri büyük bir umut vadediyor ve özellikle yumurtalık kanseri tedavilerimizde hayvan modellerinde elde ettiğimiz başarılar bizi heyecanlandırıyor,” diyor. “Sonuçta, bu teknolojiyi bir şirketin büyük ölçekte üretebileceği bir seviyeye taşımamız gerekiyor.”

Mikroakışkan Cihazla Üretim

Geleneksel katman katman birleştirme tekniğinde, her bir polimer katmanı teker teker uygulanır ve her uygulamadan sonra partiküller, fazla polimeri uzaklaştırmak için santrifüj işleminden geçirilir. Bu yöntem, zaman alıcıdır ve büyük ölçekli üretime uygun değildir. Daha yakın bir zamanda, Hammond’ın laboratuvarında bir yüksek lisans öğrencisi, partikülleri arıtmak için teğetsel akış filtrasyonu adlı bir yöntem geliştirdi. Ancak bu yöntem de üretim karmaşıklığı ve ölçeği açısından sınırlıydı.

Yeni yöntemde, araştırmacılar bir mikroakışkan karıştırma cihazı kullanarak nanopartiküllere polimer katmanlarını ardışık olarak ekliyor. Partiküller, cihaz içindeki bir mikrokanalda akarken yeni katmanlar ekleniyor. Her katman için gereken polimer miktarı tam olarak hesaplanıyor, bu da her eklemeden sonra partikülleri arıtma ihtiyacını ortadan kaldırıyor.

Hammond, “Ayrıştırma işlemleri, bu tür sistemlerde en maliyetli ve zaman alıcı adımlardır,” diyor. “Yeni strateji, manuel polimer karıştırma ihtiyacını ortadan kaldırıyor, üretimi kolaylaştırıyor ve FDA’nın iyi üretim uygulamaları (GMP) gerekliliklerine uygun süreçleri entegre ediyor.”

Bu mikroakışkan cihaz, halihazırda mRNA aşıları gibi diğer nanopartikül türlerinin GMP uyumlu üretiminde kullanılıyor. Ivan Pires, “Yeni yaklaşımla, operatör hatası veya aksaklık ihtimali çok daha az,” diyor. “Bu süreç, GMP’ye kolayca entegre edilebilir ve klinik denemelere geçiş için kritik bir adım.”

Büyük Ölçekli Üretim Başarısı

Yeni yöntemle, araştırmacılar 15 miligram nanopartikül (yaklaşık 50 doz) üretebiliyor ve bu işlem sadece birkaç dakika sürüyor. Orijinal teknikle aynı miktarı üretmek ise yaklaşık bir saat alıyordu. Bu, klinik denemeler ve hasta kullanımı için yeterli miktarda nanopartikül üretimini mümkün kılıyor.

Pires, “Bu sistemle ölçek büyütmek için cihazı çalıştırmaya devam etmeniz yeterli; daha fazla malzeme üretmek çok daha kolay,” diyor.

IL-12 Yüklü Nanopartiküller

Yeni üretim tekniğinin etkinliğini göstermek için araştırmacılar, interlökin-12 (IL-12) adlı bir sitokinle kaplanmış nanopartiküller üretti. Hammond’ın laboratuvarı daha önce, IL-12 yüklü katman katman nanopartiküllerin, farelerde bağışıklık hücrelerini aktive ederek yumurtalık tümör büyümesini yavaşlattığını göstermişti.

Bu çalışmada, yeni teknikle üretilen IL-12 yüklü nanopartiküllerin, orijinal katman katman nanopartiküllerle benzer performans gösterdiği bulundu. Bu nanopartiküller, kanser dokusuna bağlanıyor ancak kanser hücrelerine girmiyor. Bu özellik, nanopartiküllerin kanser hücrelerini işaretleyerek bağışıklık sistemini tümör bölgesinde lokal olarak aktive etmesini sağlıyor. Yumurtalık kanseri fare modellerinde, bu tedavi tümör büyümesini geciktirebiliyor ve hatta iyileşme sağlayabiliyor.

Gelecek Hedefler ve Uygulamalar

Araştırmacılar, teknoloji için patent başvurusunda bulundu ve MIT Deshpande Teknolojik İnovasyon Merkezi ile işbirliği yaparak teknolojinin ticarileştirilmesi için bir şirket kurmayı planlıyor. Başlangıçta yumurtalık kanseri gibi karın boşluğu kanserlerine odaklanılsa da, bu çalışma glioblastom gibi diğer kanser türlerine de uygulanabilir.

Araştırma, ABD Ulusal Sağlık Enstitüleri, Marble Nanotıp Merkezi, Deshpande Teknolojik İnovasyon Merkezi ve Ulusal Kanser Enstitüsü’nden Koch Enstitüsü Destek (çekirdek) Hibe’si tarafından finanse edildi.

Yayın Tarihi: 3 Nisan 2025
Kaynak: Massachusetts Teknoloji Enstitüsü
Referans: Ivan S. Pires, Ezra Gordon, Heikyung Suh, Darrell J. Irvine, Paula T. Hammond. High-Throughput Microfluidic-Mediated Assembly of Layer-By-Layer Nanoparticles. Advanced Functional Materials, 2025; DOI: 10.1002/adfm.202503965