ננו-קפסולות לריפוי

הפעם, לא מדובר בסצינה מסרט בדיוני. כלי זעיר, קטן בהרבה מהתא האנושי, מסתובב בזרם הדם של החולה, צד תאים חולים, חודר לאברונים שלהם ומחדיר מינונים מדוייקים של תרופות.
רק שלא מדובר בהוליווד, זה מדע של ממש.
חוקרים במימון סוכנות החלל האמריקאית התחיל בפרוייקט שיגרום לתסריט לעיל להיות מציאותי. אם יצליח, "הכלים" שפותחו על ידי המדענים, המכונים ננו-חלקיקים או ננו-קפסולות, עשויים להביא סיפור מדע בדיוני נוסף לכדי מימוש: סקירה אנושית של מאדים ואף אכלוס ממושך בחלל.
בעוד יישומים בחלל מהווים את מוקד העניין של המדענים, ננו-חלקיקים משמעותיים ביותר גם בשדה הרפואה, בעיקר בכל הנוגע לטיפול בסרטן. הפוטנציאל הקיים בפיתוח רעלים מחסלי גידולים שיגיעו ישירות לתאים הסרטניים, ובכך להימנע מהשפעות הלוואי של כימותרפיה, מעורר הדים רבים בקהילה הרפואית.
"מטרת הננו-חלקיקים היא להביא לסוג חדש של טיפול, להיכנס ממש לתאים עצמם ולתקן אותם, או במקרה הצורך להיפטר מהם לחלוטין" מסביר ג'יימס לירי מאוניברסיטת טקסס. הפרוייקט יתמקד בבעיה הקשורה לסרטן: הקרינה הגבוהה אליה נחשפים אסטרונאוטים בחלל.
גם החומרים המתקדמים המשמשים להגנה מפני הקרינה לא מבודדים את האסטרונאוטים בצורה מלאה. הקרינה יכולה להביא לנזק בגוף האסטרונאוטים, וכאשר הפגיעה מגיעה ל DNA, התאים מתנהגים בצורה לא צפויה ויכולים להביא גם לסרטן.
"זוהי בעיה חשובה" אומר לירי. "אם בני אדם מתכוונים לגור בחלל, אנחנו צריכים למצוא דרך להגן עליהם מפני הקרינה". נראה שההגנה אינה מספיקה, ולכן המדענים מחפשים דרך לחזק את העמידות של האסטרונאוטים עצמם בפני נזקי הקרינה.
ננו-חלקיקים מציעים פתרון יפה. הקפסולות זעירות, וקטנות יותר מתא חיידקי ואף מאורך הגל של אור נראה. זריקה פשוטה יכולה לשחרר אלפים או מיליונים של הקפסולות הללו לתוך זרם הדם. כשהגיעו לזרם הדם, הקפסולות ינצלו את מערכת השדרים הטבעית בגוף כדי לאתר את התאים שנפגעו בקרינה.
טריליוני התאים בגוף מזהים את עצמם ומתקשרים באמצעות מולקולות מורכבות הטבועות בתוך האברונים. מולקולות אלה פועלות כסימון כימי למטרות תקשורת או כשערים כימיים המווסתים כניסת חומרים מסויימים לזרם הדם (למשל הורמונים). כשהתאים נפגעים על ידי קרינה, הם יוצרים סמנים באמצעות סוג מסויים של חלבונים הנקרא CD-95. "בעצם התא אומר לתאים האחרים, נפגעתי" אומר לירי.
על ידי השתלת המולקולות על פני הקפסולות כך שיתקשרו לחלבון CD-95 ניתן לתכנת את הקפסולות לאתר את התאים הפגועים. אם הנזק גבוה מאוד, הננו-חלקיקים יכולים להיכנס לתאים הפגועים ולשחרר אנזימים שיפעילו את "מנגנון ההרס העצמי" של התא. במקרים אחרים הם יכולים לשחרר אנזימים משקמי DNA על מנת לנסות לתקן את התא ולהחזירו לתפקוד תקין.
בבני אדם יש אנזימים טבעיים שנמשכים ל DNA ומתקנים טעויות, אך יש כאלה שעושים זאת טוב מאחרים. "יש אורגניזמים שיכולים לספוג קרינה גבוהה, ועדין לתפקד" אומר לירי. על ידי בחינת זנים אלה מדענים יצרו אנזימים מתקני DNA שניתן להפיץ באמצעות הננו-חלקיקים.
הצוות של לירי גם בוחן דרכים לחבר מולקולות פלורוסנטיות לננו-חלקיקים. אלה יאירו חלקים מסויימים של התהליך, ויאפשרו ניטור של הננו-חלקיקים בתוך הגוף.
"על מנת להעריך את מידת הנזק מהקרינה, אסטרונאוט יכול להרכיב כעין משקפיים שמתבוננות פנימה לתוך הרשתית" מסביר לירי. "כך אפשר לראות את החלקיקים הפלורוסנטיים ולהעריך "בחי" את התהליך כולו".
טכנולוגיה למדידת השינוי בזרימת הדם ברשתית כתוצאה ממחלות כבר קיימת. נאס"א מעוניינת בשיטות לא פולשניות שכן ייתכן שאסטרונאוטים יאלצו לטפל בעצמם במשימות ארוכות טווח.
"בסופו של דבר אסטרונאוטים ירכיבו את המשקפיים האלה כדי לראות מה קורה להם בגוף. אם הם יזדקקו לטיפול, תהיה להם זריקה היפודרמית עם הננו-חלקיקים המתאימים לטיפול בבעיה.
ננו-חלקיקים הם גישה מהפכנית חדשה, ורק בעוד שנים רבות היא תתפתח מספיק כדי להיות אמינה. אבל לא מדובר במגדלים באוויר, שכן כל המרכיבים בגישה כבר נוסו בנפרד. הבעיה היא להביא את כולם לפעול ביחד: אנזימים משקמי DNA, ננו-חלקיקים, סמנים פלורוסנטיים.
"זוהי בעיה קשה, ולא נוכל לפתור אותה בטווח של שלוש שנים" שזהו טווח המענק. "אנחנו מנסים כאן מדע מאוד חדשני, זוהי קפיצה גדולה" אומר לירי. "אבל זו גם הסיבה שכל כך כיף לעשות את זה".