مطالب پزشکی - بیماری ها و داروها
دکتر حسین جعفری^ عضو هیئت علمی دانشگاه
مطالب پزشکی - بیماری ها و داروها
دکتر حسین جعفری^ عضو هیئت علمی دانشگاهمهر 94
نانو داروها(Nano Drugs) وداروهای هوشمند
نانو داروها(Nano Drugs) وداروهای هوشمند
دکتر حسین جعفری عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد پزشکی تهران گروه فارماکولوژی
این مقاله را با سخنی چند از بزرگان آغاز می نماییم :
ظرف که خالی باشد صدای بیشتری دارد. ویلیام شکسپیر
سعی نکن انسان موفقی باشی بلکه سعی کن انسان ارزشمندی باشی. انیشتن
دستانی که کمک میکنند پاک تر از دست هایی است که روبه آسمان دعا میکنند. کورش کبیر
من دریافته ام که ایده های بزرگ هنگامی که به ذهن راه می یابند که مصمم به داشتن چنین ایده هایی باشیم. چارلی چاپلین
به همه اعتماد داشتن خطرناک است ، به هیچ کس اعتماد نداشتن خطرناکترین. آبراهام لینکلن
اگر انسان ها در طول عمر خویش کارکرد مغزشان یک ملیونیم معده اشان بود اکنون کره زمین تعریف دیگری داشت. چارلی چاپلین
............................................................
سیستمهای دارورسانی که به صورت سنتی، چند دوزه و در فواصل زمانی مشخص توسط بیمار استفاده می شوند، نیازهای دارورسانی روز دنیا را جوابگو نمی باشند. در دنیای امروز با خیل عظیم داروهای پپتیدی و پروتئینی نوترکیب و آنالوگ هورمونها در بدن سروکار داریم که اکثر آنها با تکنیک های مهندسی ژنتیک ساخته شده اند. قسمت اعظم این داروها برای درمان بیماری های مهم وحیاتی مانند سرطان، دیابت و بیماریهای خود ایمنی و...مصرف می شوند. با توجه به خیل عظیم و گسترده داروهای حساس پروتئینی و پپتیدی، نیاز به طراحی سیستمهای دارورسانی جدید کاملا ضروری به نظر می رسد. با سیستمهای دارورسانی سنتی عملا هیچ کنترلی بر روی زمان، مکان و سرعت آزاد سازی دارو وجود ندارد، علاوه بر این غلظت دارو مرتبا در خون دارای نوساناتی به صورت دره و پیک می باشد و ممکن است از رنج درمانی فراتر برود و کارایی کمتر و عوارض جانبی بیشتر را موجب گردد. با سیستمهای دارورسانی نوین(Novel Drug Delivery Systems) که به آنها سیستمهای دارورسانی با آزاد سازی کنترل شده(Controlled Drug Delivery Systems) نیز گفته می شود، قادر خواهیم بود سه حوزه سرعت ، زمان و مکان آزاد سازی دارو را تحت کنترل در آورده و تعیین کنیم.
بطور کلی به سیستمهای دارورسانی کنترل کننده زمان و مکان آزاد سازی دارو اصطلاحا سیستمهای دارو رسانی هوشمند و خودتنظیم (Intelligent Drug Delivery Systems) گفته میشود.
بالغ بر بیست سال است که محققین فوائد بالقوه نانوتکنولوژی را در بهبود کیفیت سیستمهای دارورسانی و هدف درمانی دریافته اند. بهبود تکنیک های دارورسانی که باعث کاهش سمیت و افزایش کارایی داروها می شود، فوائد بالقوه زیادی برای بیماران به همراه دارد و بازارهای جدیدی را برای کمپانیهای داروسازی باز کرده است. یافته های جدید دیگر در زمینه سیستمهای دارورسانی نوین بر عبور دارو از سدهای فیزیکی بخصوصی مانند سد خونی مغزی تاکید دارد که این امر به منظور بهتر رساندن دارو به ارگان هدف و افزایش کارایی آن صورت می پذیرد. دسته عظیم دیگری نیز از مطالعات جدید در زمینه سیستمهای دارورسانی به یافتن راههای جانبی قابل قبول برای داروهای پپتیدی و پروتئینی غیر از راههای تزریقی و راههای خوراکی که به ترتیب باعث تخریب پپتیدی پروتئینی و زحمت بیمار می شود، می پردازد.
سد خونی مغزی (BBB) یا Brain Blood Barrier یکی از موانعی است که در انتشار دارو نقش دارد. اگر دارویی در چربی محلول باشد به سهولت از این سد عبور می نماید. داروهای قطبی ویونی معمولا توانایی عبوراز مغز و نخاع را نداشته ودر بیماری های مربوط به اعصاب مرکزی موثر نخواهند بود که به کمک این تکنولوژی ای معضل به حد اقل خواهد رسید.
بازار جهانی برای سیستمهای دارورسانی پیشرفته و جدید بیشتر از 9/37 بیلیون یورو در سال 2000 بوده است و در سال 2005 این مقدار به حدود 75 بیلیون یورو بوده است بازار سیستمهای دارورسانی نوین با سرعت سرسام آوری رو به جلو می رود، مخصوصا این پیشرفت در زمینه سیستمهای دارورسانی پپتیدی و پروتئینی حاصل مهندسی ژنتیک و دیگر درمانهای بیولوژیکی بسیار چشمگیر است.
نانوبیوتکنولوژی یک رشته پژوهشی جوان و به سرعت در حال توسعه می باشد که تلاقی بیوتکنولوژی و علوم نانو است، ترکیب این دو حوزه میان رشته ای باعث پیشرفت در حوزه های علم و مهندسی می شود. علی رغم اینکه نانوبیوتکنولوژی یکی از کلیدی ترین فناوری های قرن 21 شناخته می شود، هنوز در اوایل راه شکل گیری می باشد. حوزه های تحقیقاتی این رشته در حال تعریف بوده و چشم انداز آن در ارتباط با کاربردهای فناوری وسیع است. در حال حاضر، نانوبیوتکنولوژی با بکارگیری سیستم های زیست شناختی بهینه سازی شده از طریق تکامل، مانند سلول، اجزای سلولی، اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها، به دنبال ساخت نانو ساختارهایی با گروههای عاملی متشکل از مواد آلی و معدنی است. همچنین نانوبیوتکنولوژی، بهینه کردن ابزار و استفاده از آنها، که در اصل برای ایجاد و دستکاری مواد نانوساختار طراحی می شدند، جهت مطالعات پایه ای و کاربردی از فرآیندهای اساسی زیست شناختی را شامل می شود.
مقاله ی حاضر گوشه ای از کاربرد نانو تکنولوژی در پزشکی است. این مقاله سعی دارد فرصت های تحقیقاتی در زمینه نانو تکنولوژی در داروها را بیان کند. البته این نکته باید فراموش نشود که اکثر نانو داروها در مراحل اولیه ی کاربرد هستند و باید موانع بسیاری از سر راه آنها برداشته شود که این کار ممکن است سال ها و یا چند دهه زمان ببرد
اجزای سازنده بدن از مولکول‌هایی چون پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها و کربوهیدرات ها با خواص منحصربه‌فرد تشکیل شده است. اعمال فیزیکوشیمیایی داخل سلول ها و اجزای بدن در مقیاس نانو، کنترل و هدایت می شوند. بررسی ها نشان می دهد که تحقیقات در بخش نانوبیوتکنولوژی تاثیرات زیادی در حوزه های پزشکی، داروسازی، ژنتیک مولکولی و بیوتکنولوژی داشته و خواهد داشت؛مثلاً:نانوبیوتکنولوژی می تواند با فرمولاسیون جدید داروها و مشخص کردن مسیرهایی برای رهایش دارو، موجب بهینه‌کردن کاربرد و مصرف دارو شود. نانوذرات این امید را می دهند که دارو دقیقاً به بافت های مشخصی برسد.در ژن‌درمانی نیز با استفاده از داروهای نانو (نانوذرات)، می توان نوع خاصی از سلول ها را هدف گیری کرد. نانوذرات قادرند اسیدهای نو کلئیک را به سلول های مشخص و حتی جزء مشخصی از سلول (سیتوپلاسم یا هسته) و یا هر جا که لازم باشد، تحویل دهند.
همچنین تحقیقات نشان می دهد که استفاده از ابزارها و سیستم های نانوساختاری می تواند فرآیند آزمایشگاهی کنونی توالی ژن ها و تشخیص حالت ژن را بسیار کارآمد کرده و قطعاً تشخیص ساختار ژنتیک فردی، روش های شناسایی و درمان بیماری ها را دچار انقلاب خواهد کرد.
با توجه به اهمیت رشته های DNA در ژنتیک مولکولی و بیوتکنولوژی و با عنایت به اینکه DNA یک ساختار بسیار مهم و مناسب برای کاربردهای نانوتکنولوژی است، تحقیقات زیادی در مورد ایجاد اشکال پیوندی با استفاده از مولکول های DNA شاخه دار و پایدار انجام شده است.
این شاخه در توسعه تکنولوژی های جدید مربوط به تشخیص و درمان زودتر بیماری ها، تولید داروهایی هدفمند و با تاثیرات جانبی بسیار اندک، تولید محصولات اختصاصی بیوتکنولوژی در صنایع کشاورزی، تولید بیوسیستم ها، بیومواد نانوبیوسنسورها، دستگاه‌هایی برای تشخیص و کاهش اثرات سلاح های بیوشیمایی و میکروبی، تکنولوژی های جدید مربوط الگوبرداری و تحلیل DNA، نانوبیوتکنولوژی نشان داده است که می تواند نقش اصلی را ایفا کند.
قطعاً توانمندی‌های بدست آمده از این طریق در بالا بردن بهداشت جامعه و فرد و طولانی شدن عمر انسان ها، رفع تنگنا های موجود در تولید داروها و تولید مواد غذایی و مبارزه با سلاح های بیولوژیکی و تولید داروهای مربوط به درمان کامل سرطان، ایدز، آلزایمر و MS موثر است و به‌عنوان یک فرصت در ایجاد توانمندی برای تولید سلاح‌های جدید ژنتیکی و بیولوژیکی، وارد شدن به حریم خصوصی افراد (شناسایی بیماری های ژنتیکی و دست یابی به قابلیت های فردی و استعداد افراد) از طریق آزمایش های مرتبط با ژنومیک انسانی و ایجاد موجودات ناشناخته از طریق تولید DNA مصنوعی، به عنوان یک تهدید برای کشورها محسوب می شود،در نتیجه نانوتکنولوژی به عنوان انقلاب صنعتی آینده جهان، در حال تغییر وضعیت کنونی جهان است. در این میان به نظر می رسد که تاثیرات نانوبیوتکنولوژی به عنوان رشته ای که حیات موجودات زنده را دگرگون می کند، از اهمیت ویژه ای در بررسی پیا مدهای صنعتی و اجتماعی این انقلاب، برخوردار است. به نظر می رسد که برای بررسی فرصت ها و تهدیدهای نانوبیوتکنولوژی به دلیل اینکه ماهیتی بسیار پیچیده در پیشرفت تکنولوژی کشورها دارند، می باید دانشمندان، سیاستمداران و مردم هر کشور در مورد نانوتکنولوژی مطالعه کنند تا بتوانند با تحلیل صحیح از انقلاب آینده جهان، مسایلی که پیرامون فرصت ها و تهدیدهای نانوبیوتکنولوژی به وجود خواهد آمد را درک نمایند. باید به این نکته توجه داشت که تاثیرات نانوبیوتکنولوژی در همه نقاط جهان یکسان نبوده و بسته به میزان تحقیقات، سرمایه گذاری و تلاش سیاستمداران و اعتماد ملت ها، متغیر خواهد بود.در ایران وزارت بهداشت، درمان و آموزش پزشکی، در میان شاخه‌های مختلف کاربرد نانوتکنولوژی در پزشکی نیز اقدام به تعیین اولویت مشخص نموده است تا بتوان منابع محدود موجود را بر روی اهداف روشنی متمرکز ساخت. محور فعالیت‌های تحقیقاتی وزارت بهداشت در حوزة نانو تکنولوژی، تشخیص و درمان سرطان با استفاده از تکنیک‌های نانویی دارورسانی ( Drug Delivery ) قرار داده شده است.
دارو رسانی به سرطان بر مبنای علم نانو-بیوتکنولوژی
هنوز هم سرطان یکی از چالش برانگیزترین بیماری ها محسوب میشود.با گسترش دانش پیرامون این بیماری پیشرفت های زیادی نیز برای درمان آن صورت پذیرفته است. با وجود این، اثرات سمی داروهای شیمی درمانی همچنان یکی از معضلات درمان به شمار می آید زیرا این داروها غالبا بهطور غیراختصاصی عمل میکنند. در طول دو دههی گذشته سیستمهای دارورسانی نوینی ابداع شده اند که تا حدودی توانستهاند مشکلات مربوط به شیمی درمانی را مرتفع نمایند. از جمله این سیستمها نانوذرات حاوی ترکیبات آلی و معدنی هستند. برخی از این سیستمها هم اکنون راه خود را به بازار دارویی باز نموده اند و بسیاری دیگر مراحل پیش بالینی خود را می گذرانند. بسیاری از نانوذرات جدید معضل مقاومت سلولی به دارو را نیز برطرف نموده اند و عرصه ی جدیدی را در درمان سرطان فراهم کرده اند.
در حال حاضر عامل محدودکننده در شیمی درمانی سرطان، عدم انتخابی بودن داروهادر مقابل سلول های سرطانی است. به علاوه اغلب داروهای ضدسرطان شاخص درمانی (therapeutic index) کوچکی دارند که همین موضوع موجب بروز عوارض جانبی سمی داروها می شود. در طول شیمی درمانی برخی از سلول ها به درمان مقاوم می شوند که برای رفع این مشکل یا دوز دارو را در حین درمان افزایش می دهند و یا از چند دارو به طور هم زمان استفاده میگردد.اما با این تدابیر سمیت دارو نیز بیشتر میشود. برای کم کردن این عوارض و بهبود داروهای موجود، انواع سیستمهای دارورسانی توسعه یافته اند.
بسیاری از داروها شاخص درمانی (therapeutic index) کوچکی دارند. ایده آل وقتی است که شاخص درمانی بزرگ باشددر آن صورت عوارض سمی دارو به حد اقل میرسد. اگر ابعاد وخصوصیات فیزیکی دارو در اشل نانو باشد.دارو به خوبی به گیرنده مخصوص باند گردیده واختصاصی خواهد بود که این مسئله بکی از ویژه گی های داروی ایده آل می باشد.بنابر این باین تکنولوژی دستیابی به داروهای ایده آل آسان میگردد.
باپیشرفت هایی که در علم رسپتورولوژی صورت گرفته با شناسایی وکشف گیرنده ها در ارگان های مختلف بدن از هر حیث ، دستیابی به داروهای جدید کم خطر واختصاصی برای درمان بیماری های مختلف میسر خواهد بود.
بنابراین داروهای هوشمند در اختلالات عصبی ، هورمونی ، چشمی ، گوارشی و ..... تهیه ویا در دست تهیه است.خلاصه کلام آنکه این بخش یکی از بخش‌های جالب در زمینه نانو تکنولوژی است که شامل شکل‌های تحقیقاتی زیادی است. زمینه‌های گسترده‌ای مانند روبات‌های کوچک نانوربات ها (Nano robots) یا نانو بوت‌ها (nanobots) نامیده میشود وجود دارد که تصور میشود با آنها بتوان عفونت‌های بدن و سلول‌های ناسالم را بهبود داد. در واقع با تزریق این نانو ربات‌ها به بدن بافت‌های آسیب دیده ترمیم می‌شوند.
پتـانسیـل‌هـای دیگـر در زمینـه کاربردهای این مواد عبارتند از مواد هوشمندی که مـی‌تـواننـد تحـریکات خارجی را حس کرده و برای وفق گرفتن با تغییرات محیطی خواصشان را دگرگون سازند، این‌ها ماشین های ملکولی هستند که می توانند مواد را اتم به اتم بسازند و مونتاژ کنندگان ملکولی هستند که می توانند ماشین‌های ملکولی تولید کنند. در واقع این مباحث تئوریک است و امروزه هنوز طرحی در این زمینه به مرحله تجارتی نرسیده است
صنعت داروسازی از نقطه نظر دارو رسانی تاکنون از طریق فناوری نانو به دست آوردهای چشمگیری رسیده است. به علاوه از دیدگاه صنعت داروسازی در بخش دارورسانی این عنوان که فناوری نانو قابلیت در دسترس قرار دادن مواد را در مقیاس بسیار کوچک فراهم می کند بسیار حائز اهمیت می باشد.
در سیستم دارویی قدیم به علت غیر واقعی بودن دوز دارویی از لحاظ مقدار نیاز برای درمان، بسیاری از آن در دستگاه گوارش، گردش خون و بافت های واسط به هدر می رفت تا مقدار مورد نظر به سلول ها یا بافت های مورد نظر برسد که این داروهای جذب شده در طول مسیر ایجاد عوارض جانبی می کنند که اگر در حد خواب آلودگی باشد مزاحمتی برای بیمار ایجاد نمی کند حال آنکه در بیماری هایی چون سرطان و دیابت باعث ریزش مو و عوارض بسیاری خواهد شد یا تزریق های مکرر باعث دردناک شدن بافت ها می شود که برای بیمار غیر قابل تحمل می باشد. اما در سیستم دارورسانی نوین (نانو) راه حلی برای تمامی این مشکلات خواهد بود.
سیستم دارورسانی نوین (نانو) عبارت است از رساندن دارو در یک زمان معین و با دوز کنترل شده به اهداف دارویی خاص، این کار به نحو چشمگیری ایمن تر و بسیار مؤثر تر از پخش دارو در تمام بدن است. یکی از مشکلاتی که وجود دارد این است که اهداف در بدن بسیار کوچک و پراکنده می باشند. دارورسانی نوین عوارض ناخواسته را کاهش می دهد و دوزهای کمتری را مصرف می کند. استفاده از دارورسانی نوین می تواند، اجازه استفاده از روش های جدید درمانی را به ما بدهد مثلاً استفاده از داروهایی که غیر از مورد مصرف بسیار سمی می باشد. سیستم های دارورسانی برای اینکه قادر به رساندن دز مورد نیاز دارو در زمان معین به سطح هدف باشند از سیستم هایی طراحی شده نانومتری فعال یا غیرفعال استفاده می کنند، پس باید این گونه گفت گه گذر از گذرگاه نانوتکنولوژی برای رسیدن به اهداف نهایی دارورسانی الزامی است.
محققان نانو داروی ضد ویروس تولید کردند، بر اساس گفته دانشمندان یک شرکت دارو سازی در بوستون این نانو دارو در مطالعات حیوانانی بسیار کار آمد و موفق بوده است.