Największym problemem współczesnej farmakologii nie jest wymyślanie nowych leków. Prawdziwym wyzwaniem jest dostarczenie leku dokładnie tam, gdzie ma on zadziałać. Rozwiązuje to co najmniej trzy podstawowe problemy. Pozwala zmniejszyć dawkę (a zatem na ogół koszt i toksyczność terapii), bo lekiem nie trzeba „napakować” całego, kilkudziesięciokilogramowego organizmu człowieka, tylko chorą tkankę, narząd, a nawet jedynie grupę komórek, np. guz. Można uniknąć nadmiernego wychwytywania leku w surowicy krwi (a zatem ponownie zmniejszyć dawkę). I można zminimalizować efekty uboczne, także na drodze unikania kontaktu leku ze zbyt wrażliwymi na niego tkankami, innymi niż ta chora.

Nano da radę?

Odkąd istnieje nanotechnologia, czyli dziedzina inżynierii zajmująca się projektowaniem maszyn o rozmiarach od mikrometra do nanometra (kilkuset tysięcznych części metra), a nawet mniejszych, przemysł farmaceutyczny przygląda jej się z dużą uwagą. Czy uda się wybudować maszynę, która będzie mogła pełnić funkcje transportowe we wnętrzu ludzkiego organizmu? A może taką, która będzie nas badała od środka? Na to drugie trzeba będzie jeszcze poczekać, choć z maszynami (urządzeniami), które mają się w nas poruszać, jest problem natury podstawowej. Chodzi o energię. Trzeba bowiem albo opracować perpetuum mobile (raczej niewykonalne), albo znaleźć paliwo, które z jednej strony pozwoli nanomaszynie wykonywać wymaganą od niej pracę, a z drugiej – nie będzie toksyczne dla człowieka. Pozostaje również kwestia zdalnego kierowania takimi nanorobotami. Do niedawna te dwie przeszkody były nie do pokonania. Ale coś się zmieniło. Fizycy materiałowi i inżynierowie z Chinese University of Hong Kong w Shatin, kierowani przez Li Zhanga, sprytnie wykorzystali komórki spiruliny i magnetyzm. Co to takiego? Spirulina, czyli gatunek trzęsidłowca pod nazwą Arthrospira platensis, to cyjanobakteria o kształcie spirali. Podobnie jak inne bakterie, nie posiada jądra komórkowego, a jej DNA jest nieoddzielone od cytoplazmy. Jest także samożywna – asymiluje węgiel dzięki fotosyntezie, tak jak rośliny. Ma kształt lewoskrętnego cylindra, a pojedyncza spirulina składa się z rzędu komórek otoczonych wspólną pochewką. Czy może być ona wyśnionym przez farmaceutów robotem? A w zasadzie „bionośnikiem”?

Działa!!!

Aby zrobić ze spiruliny nanorobota, naukowcy najpierw skąpali jej komórki w roztworze nanocząsteczek tlenku żelaza. Nie zaburzyło to właściwej spirulinie naturalnej fluorescencji. Dzięki niej cyjanobakteria po „namagnesowaniu” nadal mogła być śledzona w mikroskopie fluorescencyjnym i czytnikach fluorescencji. Dzięki związkom żelaza zewnętrze pole magnetyczne zdolne jest kierować śrubowym ruchem namagnesowanej spiruliny w naszym organizmie. Dzięki zmianom jego biegunów można poruszać spiruliną w przód i w tył w sposób kontrolowany. Śrubowata spirulina będzie się wkręcała tam, gdzie nakaże jej pole magnetyczne. Gdy spirulina dotrze do tkanek zbyt głębokich, by dawało się nadal obserwować fluorescencję, jej namagnesowanie pozwoli na śledzenie jej za pomocą rezonansu magnetycznego.

A teraz największy hit: spirulina produkuje związek silnie toksyczny dla komórek nowotworowych. Na ogół związki takie wybiórczo atakują te komórki, które bardzo szybko się dzielą. W naszym organizmie są to komórki nowotworowe, komórki torebek włosowych i enterocyty wyściełające jelito. Pamiętajmy jednak, że elektromagnes skieruje spirulinę w stronę guza, a nie w stronę jelita. Podczas badań po 48 godzinach kontaktu tylko 10 proc. komórek nowotworowych inkubowanych z namagnesowaną spiruliną przeżyło. Nie zaobserwowano żadnych szkód w innych ludzkich komórkach. Mając kształt spirali i dając się łatwo namagnesować bez utraty żywotności i ruchu, spirulina może się okazać wyjątkowo skutecznym nośnikiem dla leków przyszłości. Oczywiście zanim spirulinowe mikromaszyny wejdą w kontakt z organizmami pacjentów, upłynie jeszcze trochę czasu. Choć akurat w przypadku spiruliny droga do rejestracji może być krótsza niż w wielu innych przypadkach. Te mikroorganizmy są dopuszczone do obrotu jako zdrowa żywność, a więc musiały już przejść dość restrykcyjne badania nad toksycznością dla człowieka. Skoro w czasie tych badań nie wykazano, że spirulina jest dla nas groźna, łatwiej będzie ją „zatrudnić” jako dostarczyciela leków do ognisk nowotworowych.