INNOVATÍV GYÓGYSZEREK KUTATÁSÁRA IRÁNYULÓ NEMZETI TECHNOLÓGIAI PLATFORM
Orvosi nanotechnológia munkaértekezlet Összefoglaló jelentés
Dr. Szebeni János Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közalapítvány Nanotechnológiai Intézet Dr. Sebe Attila Semmelweis Egyetem
2009. március
IDŐPONT: 2009. március 11, szerda, 9.00 – 16.30 HELYSZÍN: Duna Palota, Széchenyi Terem, Budapest V. Zrínyi u. 5. PROGRAM: 8.30 – 9.00
Regisztráció
Program: 9.00 – 9.15
Megnyitó: Vas Ádám egyetemi tanár, a Richter Gedeon Nyrt. kutatási főtanácsadója, a MAGYOSZ Tudományos és Műszaki Szakbizottságának elnöke, a projekt vezetője
9.15 – 9.30
Bevezetés: Pörzse Gábor MD, PhD, igazgató, az IMI magyar képviselője
9.30 – 9.55
Szebeni János MD, MTA doktor, osztályvezető, Bay Zoltán Nanotechnológiai Intézet, a munkaértekezlet szervezője Nanomedicina: vívmányok, kihívások
I. szekció:
A nanotechnológia diagnosztikai és terápiás alkalmazásai − Hazai paletta
9.55 – 10.20
Vonderviszt Ferenc egyetemi tanár, MTA doktor, tanszékvezető, Pannon Egyetem Nanobioszenzorok
10.20 – 10.45
Pázmány Tamás, PhD, Richter Gedeon Nyrt. Liposzómás nanogyógyszerek: nanotechnológia az irányított farmakoterápia szolgálatában. A Nemzeti Technológia Program 2008. évi első pályázati kiírásán nyertes pályázat.
10.45 – 11.10
Zrínyi Miklós, egyetemi tanár, az MTA levelező tagja, Semmelweis Egyetem Gyógyszerészeti Intézet Szabályozott hatóanyag-leadás polimergélekkel
11.10 – 11.20 Kávészünet 11.20 – 11.45
Dékány Imre egyetemi tanár, az MTA tagja, Szegedi Egyetem Arany-ezüst nanorészecskék biomedicinális alkalmazásai
11.45 – 12.10
Pándics Tamás MD, Országos Környezetegészségügyi Intézet A nanorészecskék klinikai alkalmazási lehetőségei és lehetséges veszélyei
12.10 – 13.00 Ebéd
II. Szekció
Nanomedicina: Elméletek, technológiai alapok és gyakorlati vívmányok
13.00 – 13.25
Hajtó János egyetemi tanár, főigazgató, Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közalapítvány Doxil és más nano-gyógyszerek egy fizikus szemével
13.25 – 13.50
Gróf Pál PhD, egyetemi docens, Semmelweis Egyetem ÁOK, Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet Liposzómák szerkezete, dinamikája
13.50 – 14.15
Kellermayer Miklós egyetemi docens, MTA doktor, intézetvezető, Semmelweis Egyetem ÁOK, Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet Nanomechanika, egyedi biomolekulák manipulálása
14.15 – 14.40
Rosivall László egyetemi tanár, MTA doktor, PhD iskola vezetője Arterioláris nanocsatornák
14.40 - 15.00
Gyulai József egyetemi tanár, az MTA tagja, a Műszaki Tudomány Osztály elnöke, Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet A „nano” képző és általam látott gondjai – a különböző szakmai szóösszetételekben
15.05 – 15.15 Kávészünet 15.15 – 16.15 Kerekasztal Fórum: Problémák, szűk keresztmetszetek, lehetséges megoldások 16.15
Zárszó: Vas Ádám
Megnyitó A munkaértekezletet a projekt szakmai vezetője, dr. Vas Ádám, a MAGYOSZ Tudományos és Műszaki Bizottságának elnöke, a Richter Gedeon Nyrt. kutatási főtanácsadója nyitotta meg. A Nemzeti Kutatási és Technológiai Platformok támogatása c. NKTH-KPI pályázat 2007. kiírása szerinti célja a platformok létrehozásának és megerősítésének támogatása volt a nemzetgazdaság szempontjából meghatározó területeken. A MAGYOSZ sikeresen pályázott az Innovatív Gyógyszerek Kutatására Irányuló Nemzeti Technológiai Platform létrehozása Magyarországon c. pályázatával. A gyógyszeripari platform egyes elképzelések szerint akár egy ernyőplatformként is felléphet, amennyiben a biotechnológia és a nanotechnológia egy része is a gyógyszeripar részeként tekinthető. A társult tagjain túl a platform nyitott további tagok csatlakozására az egyetemi, akadémiai vagy ipari területekről. A project céljai a hazai gyógyszerkutatás (akadémiai és ipari) szűk keresztmetszeteinek feltárása munkaértekezletek révén, ezek alapján a stratégiai kutatási terv, majd a megvalósítási terv elkészítése, végül a Platform létrehozása. A Platform csatlakozni kíván az Innovative Medicine Initiative (IMI) szervezetéhez nemzeti szinten. A project futamideje 2008. július 1.– 2009. június 30. Végül ismertetésre kerültek a munkaértekezletek eddigi és következő témái. Ezután dr. Pörzse Gábor, az IMI magyar képviselője, a Semmelweis Egyetem Pályázati és Innovációs igazgatója, bemutatta az Innovatív Medicina Közös Technológiai Kezdeményezést, amely a PPP- modell alapján működő új kutatási támogatási eszköz 2 milliárd € teljes költségvetéssel (fele-fele arányban az európai gyógyszeripar és az FP7 keretprogram általi finanszírozás révén). Az IMI kutatási projektjei bármely résztvevő számára hozzáférhetőek (kis-és középvállalkozások, akadémiai szféra, ipari szféra, betegszervezetek, kutatóintézetek, stb.). A hosszútávú célkitűzés az európai gyógyszeripar versenyképességének növelése, annak előmozdítása, hogy Európa a gyógyszeripari K+F legvonzóbb térségévé váljék. A stratégiák kialakításában az összes ún. stakeholder szervezet részt vett (pl. betegszervezetek, tudománypolitikusok, KKV-k, ipari és non-profit szektorok, stb.) és megállapították a prioritási területeket, így főbb betegségeket (diabetes, központi idegrendszer, daganatos betegségek, gyulladásos betegségek), illetve a tudásmenedzsment és az oktatás/képzés. Az IMI pénzügyi struktúrájának keretében az EU a non-profit szervezeteket és a KKV-at finanszírozza. Az IMI 2007-2009-es menetrendjéből kiemelkedik két dátum: 2007. december 20-án az Európai Tanács döntésének megfelelően megalakult az
IMI Joint Undertaking, amelyen keresztül ez a 2 milliárd € program fog megvalósulni, illetve 2008. október 14-én megalakult az a Scientific Committee, amely az IMI hét éves tudományos munkáját fogja felügyelni. Az IMI mellett egy nanomedicina kezdeményezés is elindult, a Nanomedicina Európai Technológiai Platform, amelynek céljai a stratégiai jövőkép alkotása, a stratégiai kutatási terv elkészítése, a nanomedicinális kutatások fragmentációjának csökkentése, a köz- és magánszféra befektetéseinek ösztönzése a nanomedicinába, a nanobiotechnológiai innováció fellendítése, illetve e célokon keretében a prioritási területei a nanotechnológia alapú diagnosztika, a gyógyszer-hatóanyagok megfelelő szervekbe, szövetekbe, sejtekbe/hez juttatása, illetve a regeneratív gyógyászat. Dr. Szebeni János, a Bay Zoltán Nanotechnológiai Intézet Nanomedicina Osztályának vezetője, a nanomedicina definíciójával kezdte előadását: a nanomedicina a nanotechnológia alkalmazása az elméleti és gyakorlati orvostudományban, azaz a diagnozisban, therápiában, prevencióban, betegség kontrollban és az orvosi kutatásban. A nanotechnológia a nano-tartományban (10-9- 10-6 m) történő manipulációt, vizsgálatokat, elemzéseket jelenti, ami a sejten belüli történések, életfolyamatok dimenziója. A nanotechnológia olyan különleges tulajdonságú eszközöket alkalmaz, mint a fullerének, szénnanocsövek, quantum pontok, liposzómák. A biológiai és anyagtudományok fúziója molekuláris és szupramolekuláris szinten rendkívül gyors fejlődést tesz lehetővé, valószínűleg a legdinamikusabb tudományágak egyike. A nanomedicinában jelenleg a konszolidációs fázis, az alapok lerakása zajlik, és az következő 5-15 évben válik majd a gazdaság egyik fő hajtóerejévé, amikor számos betegség megoldásában fog előrelépést biztosítani. A nanomedicinális termékek világpiaca 2003-ban már 535 millió € volt, a terület évi 7-9%-al növekszik, az irányított nanogyógyszerek 11%-al, a Doxil évi kb. 300 millió $ hasznot hoz a gyártóknak. A nanotherápia jelen alkalmazásai közül kiemelendő
az irányított
gyógyszerterápia, amikor az oldékonyság növelésével, felszabadulás lassításán, a keringési idő növelésén ill. a gyógyszer beteg sejtekhez/szövetekbe irányitásával keresztül a therápiás index növelhető.. Ilyen készítmények a liposzómák és a vas- oxid nanokristályok. A liposzóma egy foszfolipid kettősmembrán által burkolt gömb-zsák, amely magába zárja a zsír- vagy vízoldékony gyógyszerhatóanyagot. A forgalomban levő liposzómális gyógyszerek eddig négy területen jelentek meg: szisztémás gombafertőzés elleni (Amphotericin B- Abelcet, 1995), májgyulladás elleni (hepatitis antigén- Epaxal-Berna, 1997), vakság elleni (Verteporfin- Visudyne, 2000) és tumorellenes szerek. A tumorellenes szerek közül eddig három hatóanyagot zártak liposzómába: Doxorubicin (Doxil, 1995),
Daunorubicin (DaunoXome, 1996), Cytarabin (DepoCyt, 1999). A liposzómális gyógyszerek felhasználásának potenciális előnyei: lokalizált, kontrolált bevitel, irányíthatóság célzó ligandok beültetésével, jobb gyógyítási hatásfok, mellékhatások és adagolás csökkentése, illetve ez által a kiszerelésre alkalmatlan gyógyszerek is felhasználhatókká válnak. Az eddig engedélyezett
liposzómák
sajátságai
alapvetően
különböznek
egymástól
méretben,
szerkezetben, lipid összetételben, adagolás módban, összeállítási módban és alkalmazásban. A vas-oxid nanokristályokat a MagForce Nanotechnologies AG. vezette be mint tumorellenes terápiás eljárást. A szervezetbe juttatott PEG-hez kötött vas-oxidot a tumorsejtek specifikusan és nagyobb affinitással veszik fel, mint az egészséges sejtek. Mágneses térben ezek a kristályok 70°C-ra felhevülnek és ez által a tumorsejteket elpusztítják. Ez egy nagyon hatékony terápiás eljárás pl. agytumorok esetében. A nanomedicina másik alkalmazási területe a nanomedicinális képalkotó eljárások. Ilyen lehetőségeket képez a fullerénes és a szuperparamagnetikus vas-oxid nanopartikulumok használata például MRI során. Ezen megoldások előnye az, hogy hosszabb ideig maradnak a szervezetben és élesebb képet biztosítanak. A quantum dot-ok is rendkívül élessé teszik a képeket, és olyan szövetek esetében használják, ahol a különböző sejttípusok különböző ütemben veszik fel a különböző méretű partikulumokat.. A nanomedicina kihívásai a rendkívüli tudás és innováció intenzivitás, a nehezített regulációs követelmények (toxicitási, alkalmazási tapasztalatok hiánya miatt, illetve az újfajta immuntoxicitás és immunaktivitás fellépése miatt), és a költséges K+F. I. szekció: A nanotechnológia diagnosztikai és terápiás alkalmazásai − Hazai paletta Vonderviszt Ferenc, a Pannon Egyetem, Műszaki Informatikai Kar, Nanotechnológia Tanszékének tanszékvezető tanára a Nanobioszenzorokról tartott előadást. Az elmúlt években a nanotechnológia alkalmazása jelentősen kibővítette a molekuláris diagnosztika lehetőségeit. Olyan újfajta, rendkívül érzékeny bioszenzorok jelentek meg, amelyek lehetővé teszik akár egyedi biológiai makromolekulák, vírusok vagy baktériumok gyors és hatékony kimutatását. A bioszenzoroknak két fő eleme van, egy felismerő eleme és egy jelátalakító, jelátvivő része. A megbízható molekulafelismerés a bioszenzorika kulcsfontosságú lépése. Korábban antitesteket és természetes fehérjéket (receptorok, enzimek, DNS/RNS) használtak erre a célra, de az utóbbi időben egyre elterjedtebbé vált a mesterséges felismerő molekulák irányított evolúcióval előállított kötőfehérjék, aptamerek, peptidnukleinsavak, molekuláris lenyomatok - alkalmazása.
Az aptamerek egyes szálú nukleinsavak, amelyek affinitási, specificitási, tárolhatósági tulajdonságai sokkal jobbak, mint az antitesteké. A mesterséges kötőfehérjék előállítása során általában egy stabil térszerkezetű természetes fehérje véletlenszerű variálása történik, ezáltal különböző kötési tulajdonságú felszínek jönnek létre. A különböző variánsokat fág display vagy inkább riboszóma display eljárásokkal lehet tesztelni. A peptid-nukleinsavak semleges poliamid vázú szintetikus DNS analógok, amelyek nagy stabilitással rendelkeznek és rezisztensek a nukleázokkal szemben. A molekuláris lenyomatok létrehozása során szintetikus polimerekben mintegy körbeöntik a célmolekulákat és ezáltal szelektív kötőhelyeket alakítanak ki. A jelenleg legelterjedtebb detektálási technikák ELISA típusú módszereken alapulnak, és/vagy fluoreszcens, illetve felületi plazmonrezonanciás detektálást alkalmaznak. Ez a technológia komplex, soklépéses és drága optikai műszereket igényel. Belátható közelségbe került olyan olcsó, eldobható eszközök megjelenése az orvosi gyakorlatban, amelyek rendkívül kis mennyiségű mintából, valós időben képesek elektronikusan detektálni a keresett célmolekulákat, lehetővé téve a betegségek korai diagnosztizálását az orvosi rendelőben vagy akár otthon is. Ezek az extra érzékeny és szelektív nanoeszközök a betegségek elleni védekezés első vonalát fogják alkotni korai észlelési képességük miatt, s megnyitják az utat a személyre szabott terápiás megközelítések előtt. Ilyen eszközök az fluoreszcensen jelölt aptamer szenzorok,
amelyek
molekuláris jeladókként
működnek.
A
rezgőnyelves
bioszenzorok sziliciumlapkákra felkötött felismerő molekulákhoz való kötődés esetén megváltozik a lapka tömege, ami rezgésváltozást okoz, ami detektálható. A nanodróttranzisztoros szenzorok félvezetőre felvitt kötőmolekulák célmolekulákat kötve megjelenik töltés a felületen, és áramváltozást eredményez a nanodrótban. Így akár egy darab vírus bekötődése is detektálható. A flagellin alapú receptorok előállítása molekulamodellezéssel vagy irányított evolúcióval történik. Az előnyük az, hogy baktériumban termeltethetők, könnyen izolálhatók és tisztíthatók, és nanostruktúrák építhetők belőlük. Dr. Pázmány Tamás (igazgató, Richter Gedeon NyRt. Kutatási Igazgatóság Innovációs és Pályázati Iroda) szerint a platform legfontosabb célja lehet a tagok lehetőségeinek felmérése és együttműködések kialakítása, tekintettel a tagok kisebb erőforrásaira (tavaly a Pfizer 7 milliárd €-t fordított K+F-re, Magyarország ennek az összegnek a nyolcadát). A nanomedicina egyik jelentős ága a meglévő gyógyszerek hatásának javítása a hatóanyagok felszívódási és szöveteloszlási sajátságainak javításával, a gyógyszerek célzott
eljuttatásával a beteg szervekhez nanokapszulák, nano mérettartományban lévő irányító ligandok, polimerek, komplex makromolekulák és egyéb szupramolekuláris modulok alkalmazásával. A nano-mérettartomány lehetséges előnyei oldékonysági problémák kiküszöbölése, stabilitási problémák kiküszöbölése, parenterális alkalmazhatóság, korábban nehézkes beviteli utak kiaknázása (pulmonáris, intranazális terápia), gyógyszeres terápia individualizálása, képalkotó eljárások fejlesztése. Az egyik legfontosabb előny a célzott hatóanyag-leadás, amelynek eredményeképpen csökkenthető a dózis, növelhető a terápiás index és a biztonság. A liposzómába zárt gyógyszerek hatékonyabban jutnak el a gyógyszerek a beteg szövethez. A liposzómák kihasználják az beteg szövetben az érfal megváltozott permeabilitását, emellett a felszíni módosításaival a keringésben tartás hosszabb idejű, és a liposzóma elimináció csökkenthet- különböző módosító anyagokat sikerült a liposzómák felületére kötni, pl. PEG, ami lehetővé teszi a liposzómák adta lehetőségek terápiás felhasználását. A Doxil (Caelyx) 1995-ben jelent meg a piacon, az első PEG liposzómás termékként, az indikációja a petefészek rák, emlőrák, Kaposi szarkóma, de indikációs területe növekvőben van. A jelentős előnye a hagyományos Doxorubicinhez képest a csökkent kardiotoxicitása. A Doxil piaci sikere jelentős és növekvő, a generikus Doxil piaci sikere valószínűsíthető. A Richter Gedeon NyRt., a Semmelweis Egyetem és a Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közalapítvány 2007-ben összefogott a nanomedicina kutatás és gyógyszerfejlesztés magyarországi bevezetésére. 2008-ban a konzorcium egy NKTH –NTP pályázatot nyert el, amelynek általános célkitűzése Magyarország felzárkóztatása a nanogyógyszerek fejlett országokban tapasztalható egyre növekvő kutatásához, fejlesztéséhez, forgalmazásához és orvosi alkalmazásaihoz. A specifikus célok pedig a következők voltak: - egy világszerte bevált nano-kapszulált rákellenes szernek a liposzómába zárt doxorubicin Doxil - generikus formájának kifejlesztése. - további gyógyszerek nanokapszulázása / liposzómába zárása – fejlesztés. - Nanomedicina Kutató és Oktatási Központot létrehozása, melynek fő tevékenysége, a szakemberképzés és további nagyogyógyszerek kutatása. Zrínyi Miklós, Semmelweis Egyetem Gyógyszerészeti Intézet egyetemi tanára Szabályozott hatóanyag-leadás polimergélekkel c. előadásában a különböző interdiszciplináris nanotechnológia területek közös vonásait hangsúlyozta, a kolloid kémiai tudományokat. A hatékony gyógyszeres terápiának legalább három fontos kívánalmat kell kielégítenie. Olyan molekulát kell találni, amely gyógyító hatású. Ha a hatóanyaggal már
rendelkezünk, akkor azt a megfelelő helyre kell eljuttatni. A gyógyszeres terápia alapvető problémája, hogy jelenleg nem vagyunk képesek sejtszintű célzott hatás kifejtésére. A gyógyszer-hatóanyagok csak egy igen kis hányada jut el oda, ahol hatnia kell, nagyobb mennyisége kárba vész vagy nemkívánatos változásokat okoz az egészséges helyeken. Krónikus betegségek esetén általában fontos szempont, hogy folyamatosan biztosítsuk a hatóanyag optimális koncentrációját a gyógyulás vagy a tünetek kezelése érdekében. Ugyanakkor szakaszos (pulsatile) hatóanyag leadásra jelentkezik igény, ha a tünetek súlyossága (pl. asthma, angina pectoris, rheuma stb.) vagy a betegséggel kapcsolatos életfunkciók (pl. hormonok elválasztása, gyomor savtermelése, stb.) a nap során ritmusosan változnak, illetve ha a hatóanyagok folyamatos jelenléte a receptornál tolerancia kialakulásához vezet (pl. nitrátok). Ezek a követelmények nem teljesíthetők maradék nélkül a hagyományos hatóanyag hordozókkal. Hatékonyabb és gazdaságosabb gyógyszeres terápiához új eljárások kidolgozására és új gyógyszer-hordozók előállítására van szükség, annak figyelembe vételével, hogy a gyógyítás sejt- és molekuláris szintű beavatkozást igényel. A nanotechnológia gyógyszerészeti és orvosi alkalmazása számos területen jelentős áttörést ígér. Ezek között említésre méltó a nanomedicina két kiemelten kutatott területe a célzott- és szabályozott hatóanyag leadás. Polimer gélek duzzadásfokának környezeti hatásokra történő érzékenysége teljesen új lehetőséget teremt a szabályozott hatóanyag leadás megvalósítására. A gyógyszerészeti, orvos-biológiai és kozmetikai alkalmazásokat azonban korlátozza, ha a hatóanyag hordozó gélt a szervezet nem képes lebontani, vagy maga a polimer ártalmas, vagy ártalmas anyagokra bomlik. A Gyógyszerészeti Intézetben folyó kutatómunka célja olyan proteoid gélek előállítása, amelyeknek fő- és oldalláncai kizárólag aminosav monomer egységekből állnak, és ezekhez biológiailag aktív molekulák köthetőek. (A proteoid elnevezés arra utal, hogy a gél váza a proteinekhez hasonló kémiai szerkezetű.) Mindez olyan poliaminosav bázisú hatóanyag hordozók előállítását teszi lehetővé, amelyek segítségével hatóanyagok célba juttatása és szabályozott leadása az eddigieknél jóval hatékonyabban valósítható meg. Az általunk tervezett gélek duzzadásfoka, és az ezzel kapcsolatos hatóanyag-leadó képessége ugyanis nagymértékben függ a mikro-környezet kémiai összetételétől. Ez a tulajdonság lehetővé teszi a lokális pH-val, vagy redox potenciállal indukált nyitó-záró mechanizmussal működő hatóanyag-leadó rendszerek előállítását. A nano- és mikro technológiai módszerekkel előállított géleket bioaktív hatóanyagokkal kombinálva gyógyszer-, bőrgyógyászati- és
kozmetikai hatóanyagok szabályozott leadására, ill. környezetre káros anyagok szabályozott megkötésére kívánjuk alkalmassá tenni. Kolloid méretű mágneses részecskéket tartalmazó polimergélek két speciális tulajdonságának, a mágnesességnek és a gélkollapszusnak az összekapcsolása vezetett a kontrollálható nyitó-záró mechanizmussal rendelkező membrán kifejlesztéséhez. Az előállítás első lépésben 60 nm átlagos méretű mágneses polisztirol (MPS) részecskék felületére gélkollapszussal rendelkező poli(N-izopropil-akrilamid) (PNIPAAm ) gélréteget vittünk fel. A mag-héj szerkezetű MPS-PNIPAAm latex hőmérséklet-érzékenysége a PNIPAAm héj rétegnek köszönhető, míg a belső polisztirol mag mágneses tulajdonsága miatt a részecskék homogén mágneses térben láncszerű aggregátumokat képeznek. Ez a láncszerű struktúra polivinilalkohol (PVA) oldatban térhálósítással rögzíthető. A hőmérsékletet a PNIPAAm Tc fázisátalakulási hőmérséklete fölé emelve, a hőmérsékletérzékeny részecskék mérete lecsökken, az aggregátumokból kialakult csatornák átjárhatóvá válnak. A hőmérsékletet Tc alá csökkentve a részecskék visszanyerik eredeti méretüket, így a csatornák záródnak. A nyitó-záró mechanizmus egymás után többször is megismételhető. Dékány Imre (SZTE Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék, MTA-SZTE Szupramolekuláris és Nanoszerkezetű Anyagok Kutatócsoport) az arany és ezüst nanorészecskék biomedicinális alkalmazásairól értekezett. Az arany nagyon felkapott a biomedicinában, mert abszolút biokompatibilis, az arany nanorészecskék pedig a szabad elektronok kollektív oszcillációja miatt rezgésbe hozhatók és a látható fénytartományban rezonancia maximumok mérhetők. Az arany, de az ezüst is rendkívül érzékeny szenzorként alkalmazhatók. A különböző méretű, általában monodiszperz ezüst és arany nanorészecskék felülete alkil-tiol vegyületekkel módosítható, melynek következtében funkcionalizált arany és ezüst felületeket lehet készíteni. Ha a felületi funkcionalizálás nanoméretű részecskéken történik, akkor ún. interdigitális elektródok felületén olyan szenzorokat tudnak létrehozni, amelyek különböző organikus gőzök adszorpciójára érzékenyek és rendkívül kis koncentráció tartományban kémiailag veszélyes anyagok detektálására alkalmasak- a detektor akár 10 m távolságból jelez. Ha az arany nanorészecskéket ultravékony polimer térhálókba integrálják, akkor belőlük olyan szenzorok készíthetők, amelyek reagálnak a környezetben történő változásokra, így pl. a hőmérséklet, a közeg pH-ja vagy elektrolit koncentrációja megváltoztathatja a nanorészecskék aggregációs struktúráját. Ezen arany/hidrogél kompozit vékony rétegek
optikai és elektromos tulajdonságai szintén jelzik a vékony film szerkezetében bekövetkező változásokat. A peptidek és fehérjék szintén jól kapcsolhatók arany és ezüst nanorészecskékhez ill. arany filmekhez, ahol a felületi plazmon rezonancia eltolódásából szintén következtetni lehet a különböző proteinek és peptidek aggregációs állapotában bekövetkező változásokra. Ha a fehérjék aggregációs szerkezetében bekövetkező változásokat követni tudják, akkor lehetőség van megfelelő gyógyszerek adagolására, amelyek hatását az aggregációs szerkezetre érzékeny szenzorokkal
kimutathatók.
A
citráttal
stabilizált
arany
részecskék
ciszteinnel
funkcionalizálva a cisztein-cisztein kötések mérhetők. Az arany felületének modifikálásával biomolekulák felvitelével precízen detektálhatók az aggregációs folyamatok. A 3 dimenziós technikák mellett jelentős területet jelentenek 2 dimenziós korszerű analitikai módszerek. Üvegfelületet arany gömbökkel funkcionalizálva, az arany részecskéket nanorudacskákká
növesztve
hasonló
rezonancia
jelenségek
mérhetők.
Fehérjékből
biokompozitok, biofilmek allíthatók elő, aranyon több réteget lehet felvinni 20-30 rétegben, és tetszőleges szerkezetű filmek készíthetők, amelyek ng/mm2 szintű érzékenységet mutatnak. Az optikai hullámvezető spektroszópia (OWLS) evaneszcens terében adszorbciós változásokat lehet detektálni. A liposzómák felületének funkcionalizálása lehetőséget ad különböző gyógyszerek bevitelére az élő szervezetbe. A célzott hatóanyag leadás tehát megvalósítható nanokapszulázott hatóanyagokkal, amelyek a felületi funkcionalizálás útján jutnak célba. Dr.
Pándics
Tamás
(Országos
Környezetegészségügyi
Intézet,
Környezetegészségügyi Kockázatbecslési Csoport) A nanorészecskék klinikai alkalmazási lehetőségei és lehetséges veszélyeiről tartott előadást. A gyakran a jövő technológiájaként említett nanotechnológia eljárással előállított anyagok világszerte egyre nagyobb figyelmet kapnak. Az európai nanotechnológiai stratégia (COM/2004/338) illetve az európai nanotudományi és nanotechnológiai cselekvési terv (Nanosciences and nanotechnologies: An action plan for Europe 2005-2009, /2005/243) különösen fontosnak tartja a nanotechnológia biztonságos és felelősségteljes alkalmazását. A nanorészecskéket tartalmazó anyagok jelentős hatást gyakorolhatnak az emberi egészségre, illetve a környezetre, ez indokolja a veszélyesség, környezeti és egészségi kockázatelemzésének szükségességét. A rohamosan fejlődő nanotechnológiai eljárások során előállított anyagok egyre szélesebb körű alkalmazást nyernek számos egyéb terület mellett a klinikai gyakorlatban is. Tekintettel kedvező tulajdonságaikra alkalmazásuk implantátumok bevonataként, csontpótlásra, gyógyszerek
farmakokinetikai
jellemzőinek
optimalizálására,
hatóanyagok
nanoméretű
szemcsés,
liposzómás bevonataként jelentős előrelépést jelenthet a hatékony terápia szempontjából. Előnyös tulajdonságaik mellett azonban a méret, és az ebből adódó eltérő fizikai és kémiai tulajdonságok számos veszélyforrást is magukban hordozhatnak, így felelősségteljes alkalmazásukhoz azok egészségre gyakorolt esetleges kedvezőtlen hatásainak ismerete elengedhetetlen. A nanorészecskék nagyobb méretű anyagformákétól eltérő hatásai elsősorban a szemcsemérettel magyarázhatóak. A térfogati és tömegi fajlagos felszín növekedésével számos egyéb mellett változik a katalitikus aktivitás, az oldékonyság, fagyás-, forráspont és a sűrűség, a töltés, a felületi sajátságok, amelyek magyarázhatják az eltérő biológiai hatást. A nanoanyagok expozíciója a tervezetten előállított anyagok esetében munkahelyi expozícióként, különböző krémek, kozmetikumok, gyógyszerek, élelmiszerek, élelmiszer csomagolóanyagok, implantátumok, mindennapi használatú eszközök bevonatából, orálisan, dermálisan, inhaláció útján, illetve iatrogén úton történhet. Az expozíció mértéke nagyrészt tisztázatlan. A transzlokáció és penetráció mechanizmusa és mértéke is részben felderítetlen. Az eddigi vizsgálatok alapján a túlnyomóan lokális hatás mellett, szisztémás, szabadgyökök termelésére, thrombocyta aggregációra gyakorolt hatással kell számolni, amely növeli a cardiovascularis rizikót. A klinikai gyakorlatban használt nanorészecskét tartalmazó készítmények és implantátumok esetében teljes körű vizsgálat és ártalmatlanság igazolása, a sebészeti ellátás terén alkalmazott nanoszemcsés ezüst, illetve az onkológia terén tervezett felhasználás miatt az arany esetében történt meg. A különböző krémekben, kozmetikumokban előforduló nanoszemcsés fém-oxidok vizsgálatai meglehetősen hiányosak. Az implantátumok bevonataként, illetve csontpótlásra alkalmazott nanoszemcsés hidroxiapatit esetében részletekbe menő lokális és szisztémás hatás vizsgálata nem történt meg. A nem tervezetten keletkező
antropogén
nanoszemcsék,
elsősorban
fém-oxidok,
dízel
üzemanyagok
égéstermékei esetében szabadgyökök (ROS) termelésére, illetve a thromocyta aggregációra gyakorolt hatást írtak le, amely minden szervrendszert érint és a cardiovasculáris rizikót jelentősen növelheti. A karcinogenitás és genotoxicitás vizsgálata a nanoszemcsés titán-oxid és cink-oxid esetében zárult egyértelmű negatív eredménnyel, hidroxiapatit esetében nagymértékben ellentmondásosak a vizsgálati eredmények. A megfelelően pontos kockázatbecslés elvégzéséhez a vizsgálandó nanoszemcsék széleskörű kémiai és fizikai tulajdonságai szükségesek, amelyek jelenleg csak részben állnak rendelkezésre. Az expozíciós adatok
szintén
csak
részben
állnak
rendelkezésre,
ezek
bővítése
mindenképpen
elengedhetetlen. A toxikológiai vizsgálatok a még ki nem dolgozott bevált metodikák, ajánlások hiánya miatt jelentős akadályokba ütközhet. A karcinogenitási vizsgálatok
ellentmondásos eredményeinek tisztázása létkérdés a veszélyazonosítás és a kockázatbecslés szempontjából. Az eddigiekben alkalmazott kockázatbecslés célját szolgáló modellek nem alkalmazhatóak a nanoanyagok esetében végzet kockázatbecslési számításokhoz, mivel számos a csak a nanoanyagokra jellemző paramétert nem vesznek figyelembe. Mindenképpen szükséges lenne egy megfelelő metodika, ajánlás kialakítása. Amennyiben a fent említett mérési adatok egyre nagyobb mennyiségben rendelkezésre állnak, illetve megfelelő metodikák, ajánlások kerülnek kidolgozásra, egyre kedvezőbb lehetőség nyílik a pontos kockázatbecslési számítások elvégzésére, amelyek kvantitatívan tükrözik a nanotechnológiai és egyéb úton keletkező nanorészecskék környezetegészségügyi kockázatát. Tekintettel az ismeretek és a szabályozás hiányosságaira, a nanoanyagok egészségre gyakorolt hatásaival kapcsolatos pontos kockázatbecslés elvégzésére egyelőre nincs lehetőség, így a nanoszemcsék alkalmazása a betegellátásban különösen nagy körültekintést igényel. II. Szekció: Nanomedicina- Elméletek, technológiai alapok és gyakorlati vívmányok Dr. Hajtó János (egyetemi tanár, főigazgató, Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közalapítvány) Doxilról és más nano-gyógyszerekről beszélt egy fizikus szemszögéből. A Doxil a Doxorubicin tumorellenes szer liposzómába csomagolt készítménye. A kb. 100 nm. átmérőjű liposzómát nagyon nehéz kontrolláltan, megfelelő minőségben előállítani és reprodukálni- rendkívül jelentős szerepe van a minőségbiztosításnak, a kémiai előállítási módszerek mellett az anyagtudományi vizsgálatoknak is, mint a nanometrológiai eszközök. A gömb alakú liposzóma előállítása mellett fontos kérdés, hogy mi történik a liposzóma felületén, amit PEG molekulák borítanak, védőhálót és szerkezetet alkotnak, biztosítva a liposzómák integritását és tartósságát. A liposzómákat több módszerrel lehet előállítani vékony rétegekből vékony filmek előállítása során hidratációval, illetve extruderekkel és emulgeátorokkal. A liposzómák ipari előállítása során két feltételt kell biztosítani: a gömb alakot, és a viszonylag hasonló méretet (±10 nm). A Doxil az enkapszulációnak köszönhetően számos előnyt mutat a Doxorubicinhez képest: hosszú cirkulációs élettartam a vérplazmában, megnövekedett koncentráció a rákos szövetekben, és ez által megnövekedett gyógyító hatás a szabad doxorubicinhez képest. A Doxil kihasználja a tumorokban képződő érfalak nagyobb fokú permeabilitását, ahol kb. 150160 nm.-es lyukak képződnek. A 100 nm. azért ideális méret a Doxil liposzóma számára, mert a kisebb méretű bejut a szívbe és az egészséges szövetekbe, ha meg túl nagy, akkor nem jut be a tumoros szövetbe.
Nagyon fontos fizikai paraméter a méret mellett a méret eloszlás is, ki kell küszöbölni a méretingadozásokat, ezáltal is javítva az irányított gyógyszerbevitelt. A tökéletes gömb alakot is nagyon fontos elérni, az egyéb alakok csökkentik a fizikai stabilitást a véráramban, esetleg leragadhat az érfalon. Fontos a liposzóma felületi polimer jellege. A liposzóma úgy kell haladjon, hogy gyorsan és épségben eljusson a véráramon át a célszövetbe. A polimerek lehetnek kefeszerű, gombaszerű vagy palacsinta alakúak. A véráramban a legideálisabb a palacsinta alak elősegítve az akadálymentes áramlását, ha már kijutott a véráramból, akkor a kefeszerű struktúra, hogy ott minél tovább fennmaradjon. Ezért a javasolt fejlesztés olyan molekulák tervezése, amelyek szerkezete pH függő, lévén, hogy a véráramban levő és a tumoros szövetben levő pH értéke különböző, ez által egyik esetben a konvekciót, a másik esetben a retenciót segítve. A Doxil kritikus fizikai paraméterei: konvekciója a vérplazmában, élettartama a vérplazmában, diffúziója a kapilláris falán keresztül, diffúziója a rákos szövetben, felhalmozódása a rákos sejtekben és a Doxorubicin kiszabadulása a liposzómából és diffúziója a DNS-hez. Gróf Pál (Semmelweis Egyetem ÁOK, Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet) a liposzómák szerkezetéről, dinamikájáról értekezett. A liposzómák egyrétegűek vagy többrétegűek lehetnek, a méretük egy limitáló tényező az orvosi intravénás alkalmazások szempontjából. A liposzómák görbületi sugara határozza meg a rendezettséget és a fluiditást, további tényező a liposzómák thermostabilitása és pH érzékenysége. A görbületi sugár függ a lipidmolekula fajtájától, a kis sugár thermodinamikailag kevésbé stabil liposzómát eredményez. A liposzómát befolyásolják a felszínen található segédanyagok (polimer szálak), illetve egyéb stabilizáló anyagok is. A liposzómákban számos kölcsönhatás, molekuláris mozgás jön létre, egyrészt a lipidréteg szénhidrogén láncain belül vagy a fajcsoportok között, illetve a lipidréteg és a beépült molekulák között. Ez utóbbiak vizsgálhatók a hatóanyag oldaláról (megoszlási egyensúly, permeabilitás mérése) vagy a liposzóma oldaláról (rendezettség, molekuláris mozgások mérése) is. A molekuláris mozgások, kölcsönhatások biofizikai vizsgálata elsősorban olyan spektroszkópiai módszerek alkalmazásával lehetséges, amelyek széles időtartományban teszik lehetővé azok tanulmányozását, spektrális paramétereiben érzékenyek környezet változására. A Biofizikai Intézetben rendelkezésre áll egy on-line ESR spektrométer, ami lehetővé teszi olyan kérdések megválaszolását, hogy pl. a biológiai és modellmembránok vagy akár fehérjék molekuláris szintű mozgásformái milyen időskálán vannak, milyen változások mennek végbe
különböző behatásokra. Így statikus (rendparaméter- fluiditás) és dinamikus (rotációs korrelációs idő, irányított potenciál) jellemzés adható. A liposzóma molekuláris mozgása egy adott térszögen belül behatárolt, a sebességét a különböző kölcsönhatások határozzák meg. Különböző összetételű és méretű liposzómák alkalmazásával bakteriális toxinoknak a membránokra gyakorolt hatását vizsgálták, melynek során kimutatták, hogy a ciklikus lipodepszipeptid-toxinoknak és a membránt felépítő lipideknek a molekuláris kölcsönhatásai igen jelentősen függenek a membrán lipidösszetételétől, az inkorporált telítetlen lipidek, koleszterin arányától. Ezen toxinok hatása, a lipidösszetételtől függően, egy karakterisztikus hőmérsékleten a membránfluiditás hirtelen megváltozik, ami — eltérően több más csatornaképző toxintól, amiben maga a toxin képez csatornát — a lipidek által képzett csatornák
képződésére
utal.
A
fluiditásváltozás
két
forrásból
fakad.
Részletes
spektrumszimulációkkal kimutatták, hogy az adott kritikus hőmérsékleten a lipidek rotációs korrelációs ideje, valamint az irányítási pszeuodopotenciál is drasztikusan változik. A rotációs korrelációs idő csökken, azaz a lipidek mozgása lassul. A rendparaméter értéke a pszeudopotenciál növekedésének következtében is nő, ami a lipidek molekuláris mozgását kisebb tértartományra korlátozza. A homogén lipidösszetétel megváltoztatásával, pl. koleszterin hozzáadásával, a tapasztalt hirtelen változás csökken. Ez arra utal, hogy a ciklikus lipodepszipeptidek, az inhomogén környezetben, már csak kisebb mértékben képesek a lipidmolekulákat csatornákba rendezni. A liposzómák alkalmazása gyógyszerformulálásokra a modellmembrán kutatások élvonalába tartozik. Már korai közlemények alapján is kiderült, a liposzomális formulációk előnyöket kínálhatnak a hagyományos formulálásokkal összevetésben. Az eltérő viselkedés a lipid-hatóanyag kölcsönhatás, illetve a lipidmembránnak a hatóanyagra vonatkozó permeabilitásának/impermeabilitásának
a
következménye.
Különböző
hatóanyagokat
vizsgálva tanulmányozható a hatóanyag membránbeli lokalizációja, a bezárási hatásfok, valamint a hatóanyag-felszabadulás. Dr. Kellermayer Miklós (Semmelweis Egyetem ÁOK, Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet) Nanomechanika: egyedi biomolekulák manipulálása c. előadása az élő sejtekben levő bonyolult fehérje nanogépezetekről szólt. Biomolekuláris rendszerek vizsgálata hagyományosan molekulasokaságon, például kémcsőben, küvettában, sejtes vagy szöveti rendszerekben történik. Azonban a sokaság a vizsgált rendszer állapotainak illetve a benne zajló folyamatoknak számos részletét elfedheti.
Az utóbbi évek technológiai fejlődésének köszönhetően mára lehetővé vált egyedi molekulák közvetlen vizualizálása és mechanikai manipulálása. Az élő sejtek megannyi nanomotor fehérjét tartalmaznak, amelyek mechanikai hatásokat fejtenek ki, nanoskálán dolgoznak (pl. mikrotubulusok, riboszómák). A molekulák napjainkban egyedileg vizsgálhatók. Az egyedi molekulák vizsgálata során a térbeli kiátlagolódás kiküszöbölődik, így vizsgálhatóvá válnak párhuzamos útvonalakon haladó folyamatok, pl. fehérjegombolyodás. Az időben sztochasztikus folyamatok, pl. a fluoreszcens fehérjemolekulák pislákolása, amelyek sokaságban kiátlagolódnak, egyedi vizsgálatuk esetében viszont a kiátlagolás kiküszöbölhető időbeni követés során. A biomolekuláris mechanika is egyedi molekulák szintjén vizsgálható, pl. a molekuláris rugalmasság mérése, vagy az egyes motorfehérjék mekkora erőt képesek kifejteni. Végül lehetővé válik egy molekula sokaságban egyedeknek az azonosítása, pl. egy adott mikrotubulus követhető, vagy aktin citoszkeletális rendszer dinamikája követhető. A vizsgálatok „rugólapka alapú” (pl. atomerő mikroszkóp- AFM) vagy „mező alapú” (pl. lézercsipesz) módszerekkel kivitelezhetők. A fehérjék tekeredése és térbeli szerkezetük kialakulása a biológia egyik legfontosabb problémája. A konvencionális biokémiai módszerek nagyszámú molekulában kémiai denaturáció hatására fellépő átlagos konformációváltozásokat követik, és rejtve maradhatnak a
molekulák
közötti
különbségek
és
konformációs
fluktuációk.
Fehérjetekeredési
konformációs átmenetek követésére egyedi fehérjemolekulában mechanikai hatásra fellépő ki- és visszatekeredést vizsgálták. A kísérletek során egyedi titinmolekulákat nyújtottak meg lézercsipesz, illetve atomerőmikroszkóp segítségével. A titin egy ~3.5 MD molekulasúlyú filamentális fehérje, mely a harántcsíkolt izom szarkomerben a Z- és az M-csíkok között húzódik. A molekula multidomén szerkezetű, és ~300 immunoglobulin (Ig) és fibronektin (FN) típusú globuláris doménből és ezek közé iktatott változó hosszúságú egyedi szekvenciákból áll. Az eredmények szerint a titinmolekula nemlineáris, entrópikus rugóként viselkedik, melyben a lézercsipesszel történő nyújtás során 20-40 pikonewton (pN) erőnél doménkitekeredés, majd visszaengedés során ~2,5 pN erőnél visszatekeredés zajlik. Atomerőmikroszkóppal való nyújtás során fűrészfog alakú feszítési erőválaszt látható, ahol egy-egy fűrészfog egy-egy domén kitekeredése miatt fellépő hirtelen megnyúlással kapcsolatos erőesésre vezethető vissza. Az amiloid fibrillumok önszerveződő filamentális aggregátumok, melyek szöveti lerakódása fontos tényező az Alzheimer kór és más degeneratív kórképek patogenézisében. Aggregációhajlamuk és rossz vízoldékonyságuk miatt az amiloid fibrilumok szerkezete
hagyományos módszerekkel nehezen vizsgálható. Nanotechnológiai módszereket használata során egyedi amiloid béta-fibrillumokat mechanikailag manipulálhatók és ez által bepillantás nyerhető a fibrillumok szerkezeti dinamikájába. Szintetikus amiloid béta peptidekből növesztett fibrillumokat atomerőmikroszkóppal manipuláltak. A beavatkozással rugalmas szubfibrilláris komponenseket konstans erővel „hámoztak le“ a fibrillumok felületéről. A folyamat hasonlít a korábban leírt polimer deszorpció jelenségére, és felfogható a fibrillum „szétzippzározásának“. Az erő platók gyakran komplex erő-lépcsőkké szuperponálódtak. Az alapvető plató erő eltérőnek adódott különböző típusú fibrillumok esetében. Az eltérő plató erő különböző belső kölcsönhatásokra utal. A zippzározási folyamat reverzibilisnek adódott széles húzási sebesség tartományban. A béta-lemezek gyors, kooperatív összezippzározódása fontos mechanizmus lehet az amiloid fibrillumok önszerveződésében. A kísérletekben leírt mechanikai erőspektrumok mechanikai ujjlenyomatnak foghatók fel, melyek fontosak lehetnek a különböző amiloid fibrillumok jellemzésében. Dr. Rosivall László (Semmelweis Egyetem, Kórélettani Intézet, Nephrologiai Hálózat MTA-SE
Gyermekgyógyászati
és
Nephrologiai
Kutatócsoport)
az
arterioláris
nanocsatornákon végzett vizsgálataikról számolt be. Az afferens arteriola a juxtaglomeruláris apparátus része, amely rendkívül fontos szabályozási terület. A juxtaglomeruláris apparátusban az afferens és efferens arteriola valamint a disztális tubulus zárt háromszög alakú területet határol. Korábban ezt a teret egy nagyon zárt interstitialis miliőnek tartották, amely ideális ingerület átvitelre. Speciális technika kifejlesztésével és a két foton lézermikroszkópiával láthatóvá tették in vivo a patkány vese afferens arteriola (AA) disztális szakaszán található endotheliális fenesztrációt, a fenesztrált terület nagyságát és követték real time formában a renin granulumok ezen keresztüli keringésbe jutását. Igazolták, hogy a filtráció már a glomerulust megelőző disztális AA szakaszban megkezdődik. Vizualizálták a juxtaglomeruláris apparátus intersticiális folyadék mozgását és kimutatták, hogy a juxtaglomeruláris apparátusba folyadék filtrálódik az AA-ból, a mesangiumon keresztül a glomerulusból, illetve a glomerulusból a macula densan keresztül a disztális tubulusba. Ezen publikált eredmények alapvetően megkérdőjelezik a juxtaglomeruláris apparátus és az afferens arteriola működésére vonatkozó eddigi elképzeléseket. A fenesztráció kialakulását, illetve a hozzátartozó nanocsatornák morfológiáját atomerő mikroszkópiával analizálták sejttenyészetben. Az angiotenzin II (Ang II) és a vaszkuláris endotheliális növekedési faktor (VEGF) fokozta a fenesztrumok képződését az
AT1, illetve a VEGFR-2 receptoron keresztül. E folyamat függ a p38 aktiválódásától. A fenesztráció fokozódása együtt járt a 40kD-os dextran áteresztőképesség növekedésével és a sejtréteg elektromos impedancia csökkenésével. A nanocsatornák összeköttetést biztosítanak az afferens arteriola renin tartalmú sejtjei és az arteriola ürege, azaz a keringési rendszer között. A renin-angiotenzin rendszer közismerten alapvető szerepet játszik a magas vérnyomás betegség pathomechanizmusában. Ezért az endotheliális nanocsatornák kialakulását, áteresztő képességét befolyásoló anyagok, melyek gátolják a keringésből a renin tartalmú sejtekhez jutó stimulusokat, illetve a szekretált reninnek a keringésbe jutását, új terápiás eljárások célpontjaivá válhatnak. Gyulai József egyetemi tanár (Műszaki Tudomány Osztály elnöke, Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet) a „nano” képzőről beszélt a különböző szakmai szóösszetételekben. Az élettudományokban olyan szintű fejlődés várható, mint ami a kémiával történt 1930 táján, amikor a fizika, matematika, elektronikus méréstechnika jelentős része „kémiává szervült”. Ha ez bekövetkezik, a XXI. század "biológiája" jobban fog hasonlítani a XX. század fizikájára, kémiájára, informatikájára, mint az akkori biológiára. "A biológia most kezdődik…" idézte az előadó Falus Andrást. A kémikusok, főleg a kolloidkémikusok gyakran mondják, hogy ők mindig is nanotechnológiát csináltak. Ez majdnem a teljes igazság. Az ui. korábban nem volt fontos, hogy az egyes termék-molekulákat egyedileg meg lehessen találni. A "címezhetőség" nagy kihívás a preparatív kémiának. Olyan gondolkodásmódra van szükség, ami pl. a katalízist úgy vizualizálja, hogy a katalizátor atom – mint egy atomi méretű fizikai reaktor, a maga elektronszerkezetével, üres d-, f-héjaival, stb. létrehoz egy olyan dinamikus elektromágneses teret, amelybe ha ‘betévednek’ az atomok, ionizálódnak és vegyülni kényszerülnek. A nanotechnológia születése a pásztázó szondás módszerek megjelenésével függ össze, amellyel kísérleti preparatív technikával az egyes atomok rendezhetők – ezen módszerek kíválóak modellezésekhez, de "termelésre" alkalmatlanok. Arra az önszerveződés látszik megoldásnak. Ekkor a természettörvények, ha tudják, eljuttatják az atomokat az egyensúlyi állapotba – amolyan "laissez-passer", azaz "magától" – épül a kívánt szerkezet. Törekedni kell kevesebb antropomorfizmusra. Az atomerő mikroszkóp hasonlóan működik, mint pl. a stressz proteinek, amelyek megtalálják a sérült fehérjét, mint egy AFM-STM kombináció, megmérik azt, majd ezt követően átadják a saját testük egy részét és ez által a fehérjéket „megjavítják”.
A mikroelektronikai eszközökben kialakult egy mérnöki megbízhatósági fogalom. Ott, mintegy 1010 művelet elvégzésére eshet egyetlen tévesztés – ami még redundáns szervezéssel javítható is. A gyógyszeripar megbízhatósági kritériumai kemények, de mások: ott néhány ppb felesleges molekula aligha okoz gondot, a beteg rizikóvállalásának megfelelően. A mai nanotechnológia inkább „laborszintű”, még adós az „ipari” megbízhatósággal. A mai ipari megbízhatósági koncepciót összehasonlítva a nanotechnológiáéval, a műszaki ipar lépései a terv, kísérlet, fejlesztés, majd a gyártás és a Total Quality Management (TQM). A nanovilágban viszont számos kérdés merül fel az ipari megbízhatósággal kapcsolatban: létezik-e ‘gyorsított evolúció', amely a nanotechnológia TQM-je szerepét töltené be, a mutáció fellép-e a nanotechnológiában, az „majdnem” selejt, vagy adaptáció képes megoldás? A nanotechnológia tanulni kíván a természettől, de ez nem egyszerű: az evolúció mindig némileg másra optimalizált! Példák: a fotoszintézist az evolúció nem arra optimalizálta, hogy bioüzemanyag legyen, „túlprocesszálja” a napenergiát – cellulózzá. A pókháló vs. kevlar (nagy szilárdságú műanyag): egyetlen fizikai paraméterben van különbség köztük, a lassú, ill. gyors deformációra való képességben. Ettől jó az egyik légyfogásra, ill. golyóálló mellénynek a másik. Az előadások után a résztvevők kerekasztal megbeszélés során tárgyalták kérdéseiket. Felmerült, hogy a Platform finanszírozhatna egy nanomedicina kiadványt, folyóirat különszámot, amelynek segítségével szélesebb nyilvánossághoz lehetne szólni. A különböző hatóságok speciális követelményeket állítanak a nanogyógyszerekkel szemben, lévén, hogy ismeretlen toxicitással, immunogenitással rendelkeznek, függetlenül az eredeti szer hatásaitól. A jelentkező antitest termelődés miatt megváltozik a farmakokinetika a második-harmadik adás után, ezt is kell vizsgálni. Szisztémás hatású nanogyógyszerek esetében az a probléma, hogy a rizikó nem áll egyensúlyban a hatékonysággal. Ezért is azon nanogyógyszerek kerültek bevezetésre, amelyeknél nincs alternatíva és a rizikó elfogadható, pl. a tumor ellenes kezelések. Gyulai Akadémikus, brüsszeli kiküldetésén hallottak alapján kiemelte, a nanopartikulák toxicitása egy eddig feltáratlan, az Unió által kritikusnak tartott kutatási terület, amely erős támogatásra számithat a 2009-2010-re kiírt pályázatok révén. Különösképpen szükség van az toxicitási vizsgálatok kibővitésére és szabványositására. Kérdésre válaszolva Dr. Pázmány Tamás elmondta, hogy a generikus nanomedicinális szerek viszont még további kérdéseket vetnek fel, lévén, hogy ezekre még nincs példa. Vélhetően a generikus szerek könnyebben összehasonlíthatók az originális termékekkel, és a hatóságok befogadóbbak lesznek.
Dr. Szebeni János, szintén egy kérdésre válaszolva elmondta, hogy a nanomedicinák új és ismeretlen mellékhatásai között különös figyelmet kell forditani az immun rendszer kóros reakcióira, tekintve hogy a nanomedicinák jó részének a fizikai nagysága megegyezik, vagy átfedésben van a virusok és más szubmikron nagyságú kórokozók méretével, melyeket . az immun rendszer felismer és eliminál. A nanogyógyszer ellen irányuló immun támadás esetleg duplán káros következménye a terápiás hatékonyság csökkenése ill. acut immunreakciók (anaphylaxiás, pseudoallergiás, infúziós reakciók) kialakulása. Az igen ritkán halálos anaphylaxiás shokkra vezető immun reakciók tolerálhatók gyógyithatatlan betegségek esetén, de nem a diagnosztikus szerek vagy kónikus betegségek chemotherápiája esetén. Végezetül a résztvevők kiemelték a reprodukálható gyártás fontosságát, illetve a szakemberképzés, szabályozás és pénzforrások kérdéseit.
A szakember képzés területén
utalás történt a MAGYOSZ korábbi ülésére, amely csakis erre a kérdésre koncentrált. Amint azon is elhangzott, innovativ gyógyszerek formulázására képes, nanomedicinát művelő szakemberekre van leginkább acut szükséglet, amit specializált oktatás, ismeret terjesztés, posztgraduális képzés támogatásával lehetne leginkább elősegiteni. Stratégiai Célok: Általános: 1. A Magyarországon nanogyógyszerekre ill gyógyszer nanocarrierekre irányuló K & F tevékenység összehangolása a tagok projektjei, technológiái lehetőségei, mérőműszerei és állatmodelljei felmérésével, együttműködések kialakításával. 2. A tagok közötti ill. külföldi kollégákkal történő kommunikáció hatékonyabbá tétele. 3. Pályázat figyelés és szellemi és anyagi segítség hazai és uniós Nanomedicina pályázatok beadásához. Konkrét: 1. A Gedeon Richter által vezetett Nanomedi konzorcium liposzómás programjának sikerre vitele. 2. Más hazai nanomedicina K&F programok szakmai és/vagy anyagi segitése, ha arra érdemesnek találtatnak Megvalósitási javaslatok. 1. Az Innovatív Gyógyszerek Kutatására Irányuló Nemzeti Technológiai Platform létrejöttét követően hozzon létre egy Nanomedicina Szakértői Bizottságot (NSZB) a következő feladatokkal:
a) A nanomedicinával foglalkozó kutatók és orvosok hozzanak létre egy adatbázist a Magyarországon folyó projektekről, azok célkitűzéseiről, technikai lehetőségeirről. b) Az NSZB a kommunikáció és információcsere előmozditására és a területen dolgozók személyes kapcsolatainak elmélyitésére szervezzen rendszeres (2 havonkénti) előadásokat és azt követő informális összejöveteleket egy arra dedikált, konstans helyen (Pl. SE). c) Az NSZB mozditsa elő az NKTH Nemzeti Technológiai Programon nyertes, 1 milliárd Ft támogatást nyert „Nanomedi” pályázatban lefektetett cél megvalósitását, a Semmelweis Egyetem Nagyvárad téri Elméleti tömbjében kialakitandó Nanomedicina Kutató és Oktató Központ (NKOK) létrehozását, tevékenységét. Konkrétan: • Propagálja a NKOK által meghirdetett posztgraduális tanfolyamokat, Ph.D. témákat, ismeretterjesztő előadásokat, • Ha szükséges, mobilizáljon anyagi forrásokat az NKOK infrastruktura kiépitésébe. • Ha szükséges, egy adminisztrativ dolgozót vagy dolgozókat delegál az NKOK-ba.
2. A Platform, létrejöttét követően, pályázatfigyeléssel, professzionális pályázat irók alkalmazásával segiti a területre irányuló hazai és EU-s pályázatok elkészülését és beadását.
