NCI gần đây đã công bố Kế hoạch Công nghệ Nano Ung thư 2015 . Trong cuộc phỏng vấn này, Tiến sĩ Piotr Grodzinski, Giám đốc Văn phòng Nghiên cứu Công nghệ Nano Ung thư của NCI, thảo luận về kế hoạch năm 2015 cũng như những phát triển mới trong chẩn đoán và điều trị dựa trên công nghệ nano cũng như các cơ hội lâm sàng do lĩnh vực công nghệ nano tạo ra.

Để bắt đầu, bạn có thể giải thích công nghệ nano và y học nano là gì không?

Chắc chắn. Công nghệ nano là ngành khoa học và nghiên cứu liên quan đến các vật thể cực nhỏ, thường trong phạm vi 100 nanomet hoặc hơn, thể hiện các đặc tính độc đáo do kích thước nhỏ của chúng.

Nhiều thiết bị dựa trên công nghệ nano đã tìm được đường vào các ứng dụng y tế, chủ yếu trong hai lĩnh vực chính: một là điều trị và phân phối thuốc, hai là chẩn đoán và phát hiện.

Một ưu điểm chính của phương pháp trị liệu dựa trên hạt nano, hay còn gọi là thuốc nano, là chúng có thể được đưa đến các khối u theo kiểu cục bộ hơn so với các loại thuốc truyền thống—do đó, những liệu pháp này sẽ có ít tác dụng phụ hơn và có khả năng mang lại hiệu quả tốt hơn.

Đó là bởi vì so với phương pháp phân phối “thuốc tự do”, phương pháp trị liệu dựa trên hạt nano lưu thông trong máu lâu hơn sau khi tiêm toàn thân và cho phép giải phóng thuốc chậm sau khi cấu trúc đến được khối u. Phân phối thuốc dựa trên hạt nano cũng có thể cho phép thuốc vượt qua các rào cản sinh lý thường có xu hướng cản trở việc phân phối. Ví dụ, các nhà nghiên cứu đang phát triển các hạt nano có thể thâm nhập hiệu quả hơn vào chất nền dày có xu hướng bao quanh các khối u tuyến tụy và các hạt nano có thể xuyên qua hàng rào máu não để cải thiện việc điều trị ung thư não một cách toàn thân.

Ngoài ra còn có các liệu pháp dựa trên hạt nano khác không mang thuốc nhưng hoạt động theo những cách khác. Ví dụ, các hạt nano di chuyển đến các khối u có thể được làm nóng bằng cách tương tác với các trường tần số vô tuyến bên ngoài hoặc ánh sáng cận hồng ngoại để tạo ra chứng tăng thân nhiệt và tiêu diệt các tế bào khối u. Nhiệt độ cao cũng có thể làm tăng hiệu quả của các phương pháp điều trị khác. Ví dụ, phương pháp này có thể giúp tăng cường hấp thu các hạt khác hoặc thuốc phân tử nhỏ, hoặc nó có thể được sử dụng phối hợp với xạ trị.

Về mặt chẩn đoán, các thiết bị dựa trên công nghệ nano mới có thể cho phép các bác sĩ chuyên khoa ung thư theo dõi đồng thời nhiều dấu hiệu sinh học khác nhau của bệnh ung thư có trong máu hoặc các chất dịch cơ thể khác, cho dù chúng là protein, DNA, tế bào khối u lưu hành hay chất chuyển hóa.

Có thuốc nano nào hiện đang được sử dụng không?

Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) đã phê duyệt một số loại thuốc dựa vào phân phối dựa trên hạt nano, với DOXIL®, công thức liposomal của doxorubicin và Abraxane®, công thức hạt nano ổn định albumin của paclitaxel, được sử dụng rộng rãi nhất . Loại thứ nhất ban đầu được phê duyệt cho Kaposi sarcoma và loại thứ hai cho ung thư vú di căn, nhưng kể từ khi được phê duyệt ban đầu, chúng cũng đã được thử nghiệm và phê duyệt để điều trị các khối u rắn khác.

Gần đây nhất, Onivyde™, một công thức liposomal của irinotecan đã được phê duyệt để điều trị ung thư tuyến tụy.

Các thiết kế y học nano hiện đang trong các thử nghiệm lâm sàng bao gồm các liệu pháp nhắm mục tiêu sử dụng các hạt nano được trang bị các phối tử (phân tử liên kết), xác định một cách chọn lọc các tế bào khối u và các liệu pháp kết hợp, cho phép tận dụng tác dụng hiệp đồng của một số loại thuốc được cung cấp cùng một lúc.

Các sáng kiến chính liên quan đến công nghệ nano của NCI là gì?

Khoảng 10 năm trước, NCI đã đưa ra một sáng kiến tài trợ lớn có tên là Liên minh NCI về Công nghệ nano trong Ung thư, để hỗ trợ các nhóm học thuật chuyên nghiên cứu về công nghệ nano cho các ứng dụng ung thư. Vào thời điểm đó, NCI đã nhận ra rằng loại nghiên cứu này sẽ đòi hỏi một cách tiếp cận đa ngành, vì nhiều công nghệ nano đổi mới được phát triển bởi các nhà nghiên cứu về vật lý, kỹ thuật và hóa học, trong khi, tất nhiên, các ứng dụng y tế cần được thúc đẩy bởi các nhà sinh học ung thư và bác sĩ chuyên khoa ung thư. .

Năm 2004, NCI cũng thành lập Trung tâm Xuất sắc Công nghệ Nano Ung thư (CCNE), nơi tài trợ cho các nhóm đa ngành có chuyên môn đặc biệt về công nghệ nano tại các tổ chức trên toàn quốc.

Trọng tâm của các trung tâm này là tịnh tiến—nghĩa là nghiên cứu được tài trợ dự kiến sẽ dẫn đến các biện pháp can thiệp ung thư thực tế với tiềm năng lâm sàng mạnh mẽ. Để tạo điều kiện dịch thuật lâm sàng, các trung tâm dự kiến sẽ xây dựng mối quan hệ với các công ty thuộc khu vực tư nhân. Một số công ty mới thành lập đã được thành lập dưới dạng các công ty con từ các CCNE do NCI tài trợ. Những công ty khởi nghiệp này tham gia vào một số thử nghiệm lâm sàng thử nghiệm phương pháp chẩn đoán và trị liệu dựa trên công nghệ nano.

Liên minh cũng đã thành lập một phòng thí nghiệm nội bộ, Phòng thí nghiệm Đặc tính Công nghệ Nano (NCL), được điều hành bởi Leidos Biomedical, ở Frederick, MD. Những nỗ lực của NCL được dành riêng để đánh giá các vật liệu nano mới và tiện ích của chúng trong các ứng dụng điều trị ung thư. NCL làm việc với nhiều tổ chức học thuật và công nghiệp trên khắp thế giới.

Văn phòng của bạn gần đây đã xuất bản Kế hoạch Công nghệ Nano Ung thư 2015 . Những gì được bao gồm trong kế hoạch?

Chúng tôi phát triển một kế hoạch chiến lược vào đầu mỗi giai đoạn của chương trình 5 năm. Mục đích của kế hoạch này là vạch ra các định hướng chiến lược cho lĩnh vực công nghệ nano ung thư và cung cấp nó cho các cộng đồng nghiên cứu và thương mại để sử dụng làm hướng dẫn xác định các lĩnh vực mà họ có thể muốn theo đuổi.

Kế hoạch được phát triển với sự hợp tác chặt chẽ với cộng đồng nghiên cứu bên ngoài, với các nhà nghiên cứu hàng đầu đóng góp các chương liên quan đến lĩnh vực chuyên môn của họ. Trong kế hoạch mới nhất, chúng tôi phác thảo một số khái niệm trưởng thành hơn đã sẵn sàng để thử nghiệm trong các thử nghiệm lâm sàng. Chúng tôi cũng nêu bật các lĩnh vực nghiên cứu mới đang nổi lên.

Bạn có thể nói về một số lĩnh vực mới nổi không?

Một lĩnh vực mới nổi quan trọng có liên quan đến việc tái sử dụng các loại thuốc quá độc hại để được phân phối ở dạng tự do. Đóng gói các loại thuốc này thành các hạt nano có khả năng làm giảm độc tính của chúng và mở ra cơ hội điều trị để chúng ta có thể tận dụng hiệu lực thực sự của các loại thuốc này. Chúng tôi hiện đang làm việc với Phòng Chẩn đoán và Điều trị Ung thư NCI về một chương trình thí điểm dành riêng cho lĩnh vực này.

Một cơ hội khác là sử dụng các hạt nano trong lĩnh vực trị liệu miễn dịch ung thư đang phát triển. Ví dụ, có thể sử dụng các hạt nano để vận chuyển thuốc kích thích hệ thống miễn dịch hoặc thậm chí đóng vai trò là tế bào trình diện kháng nguyên nhân tạo.

Các hạt nano cũng đang được nghiên cứu để làm công cụ theo dõi quá trình phẫu thuật cắt bỏ khối u trong thời gian thực. Chúng có thể được sử dụng để phân định ranh giới khối u, cho phép hiển thị chúng để cải thiện độ chính xác của phẫu thuật.

Chúng tôi cũng đang khám phá những con đường mới để phân phối hạt nano. Hầu hết các hạt nano hiện nay được đưa trực tiếp vào khối u hoặc một cách có hệ thống thông qua đường truyền tĩnh mạch, giống như hầu hết các phương pháp hóa trị liệu. Câu hỏi đặt ra là liệu các hạt nano cũng có thể được cung cấp qua đường miệng hoặc đường hít, ít xâm lấn hơn và thoải mái hơn cho bệnh nhân.

Cuối cùng, kế hoạch cũng nêu bật ý tưởng về “sinh thiết lỏng”: sử dụng các hạt nano hoặc thiết bị nano để phân tích các mẫu máu từ bệnh nhân ung thư nhằm tìm kiếm các tế bào khối u lưu hành hiếm gặp hoặc DNA khối u lưu hành. Những cách tiếp cận này đang được thử nghiệm vừa là công cụ chẩn đoán sớm vừa là cách để theo dõi hiệu quả của liệu pháp.

Vai trò của NCI trong Thử thách khởi nghiệp công nghệ nano trong ung thư là gì?

Công nghệ nano được phát triển trong các phòng thí nghiệm hàn lâm thường được chuyển sang sử dụng lâm sàng bởi các công ty nhỏ tách ra từ các phòng thí nghiệm hàn lâm, thay vì bởi các công ty dược phẩm và công nghệ sinh học lớn. Việc thành lập các công ty khởi nghiệp này không phải lúc nào cũng dễ dàng; điều quan trọng là tìm đúng nhà đầu tư. Các nhà điều tra ngày càng quan tâm đến việc tìm kiếm những cách khác để hình thành và tài trợ cho các công ty này.

Khoảng một năm trước, chúng tôi bắt đầu thảo luận với Trung tâm Thúc đẩy Đổi mới (CAI), cơ quan đã làm việc với NIH về hai thách thức khởi nghiệp trước đó.

Mục tiêu của thử thách khởi nghiệp là xác định tài sản trí tuệ—bằng sáng chế—được phát triển bởi các nhà điều tra nội bộ của NIH đang được cung cấp để phát triển thương mại. Sau đó, các bên quan tâm có thể phát triển các kế hoạch kinh doanh ngắn tập trung vào việc thương mại hóa các công nghệ được bảo vệ bởi các bằng sáng chế này. CAI sau đó trưng cầu các thẩm phán lành nghề từ ngành công nghiệp và học viện để đánh giá các kế hoạch kinh doanh, và cuối cùng một số kế hoạch nổi lên hàng đầu. Sau đó, các nhóm chiến thắng sẽ làm việc với CAI và các nhà đầu tư tiềm năng để thành lập công ty.

Thử thách khởi nghiệp công nghệ nano trong ung thư là một bước lặp khác của sáng kiến này. Chúng tôi đang thu hút các kế hoạch kinh doanh để thương mại hóa các bằng sáng chế từ các nhà điều tra nội bộ của NCI và thậm chí cả các nhà điều tra bên ngoài do NCI hỗ trợ. Chúng tôi hy vọng rằng thách thức sẽ hỗ trợ hình thành các công ty khởi nghiệp mới.

Vì vậy, như bạn có thể thấy, cách tiếp cận chung của chúng tôi với công nghệ nano là cân bằng giữa việc thúc đẩy những khám phá mới bắt nguồn từ giới hàn lâm với các chiến lược để chuyển chúng vào thực hành lâm sàng.

Nhìn chung, mục tiêu của chúng tôi là tận dụng tiềm năng của công nghệ nano ung thư bằng cách phát triển và thương mại hóa các phương pháp điều trị và công cụ chẩn đoán dựa trên công nghệ nano và đưa chúng vào chăm sóc ung thư chính thống. Nếu không có sự dịch chuyển hiệu quả từ phòng thí nghiệm sang phòng khám, lĩnh vực này sẽ tiếp tục là một sự tò mò hơn là một thứ cung cấp giải pháp cho bệnh nhân.