Itt az okosgyógyszer

A Massachusetts Institute of Technology (MIT) mérnökei olyan kapszulákat, ún. okosgyógyszereket dolgoztak ki, amelyek biológiailag lebomló rádiófrekvenciás antennával rendelkeznek, és lenyelés után, de még a lebomlásuk előtt képesek jelet adni a gyomorból. Ez a szellemes megoldás segít majd nyomon követni, hogy a páciensek időben bevették-e gyógyszerüket.

Az okosgyógyszer segít nyomon követni a terápiát?

Az újfajta jeladó rendszert bármilyen, már létező kapszulás kiszerelésű gyógyszerbe be lehet majd építeni. A rendszer lelke egy biológiailag lebomló rádiófrekvenciás antenna, amelynek legtöbb alkotórésze azután, hogy a páciens lenyelte és erről hírt adott, lebomlik a gyomorban. Csupán egy parányi rádiófrekvenciás chip marad vissza belőle, amely gond nélkül végighalad az emésztőtraktuson, majd távozik.

A kutatók szerint a rendszer hasznosnak bizonyulhat például a szervátültetett betegek számára, akiknek létfontosságú immunoszuppresszív gyógyszereket kell szedniük, vagy krónikus fertőző betegségben – például HIV-ben vagy tuberkulózisban – szenvedő páciensek esetében, akiknek hosszú időn át kell gyógyszereket szedniük.

A cél az, hogy meggyőződjünk afelől: a megoldásunk segít a betegeknek hozzájutni az egészségüket támogató terápiához”

– mondta el Giovanni Traverso, aki az MIT mérnöke és a Brigham and Women’s Hospital gasztroenterológusa. A Nature Communications folyóiratban publikált közlemény rangidős szerzője Traverso, a vezető szerzői pedig Mehmet Girayhan Say, az MIT kutatója, és Sean You, az MIT korábbi posztdoktor munkatársa.

Az, hogy a betegek sokszor elmulasztják időben bevenni a nekik felírt gyógyszereket, óriási kihívást jelent az orvoslás számára, és az így okozott kár csak USA-szerte évente több százezer halálesetben és sok milliárd dollárnyi elvesztegetett egészségügyi költségben mérhető. Hogy megkönnyítsék az orvosi előírás betartását a páciensek számára, Traverso és munkatársai korábban olyan elnyújtott élettartamú kapszulákat dolgoztak ki, amelyek napokig vagy hetekig az emésztőtraktusban maradnak, és előre meghatározott időközönként bocsátják ki az aktuális dózist. Ez a megközelítés azonban nem minden gyógyszernél alkalmazható.

„Kifejlesztettünk olyan rendszereket, amelyek hosszú időn át képesek a szervezetben tartózkodni, és tudjuk, hogy ezek a rendszerek elősegítik az orvosi előírások betartását, ugyanakkor azt is tudomásul kellett vennünk, hogy egyes gyógyszerek esetében nem manipulálhatjuk így a gyógyszerkészítményt – magyarázza Traverso. – Az újabb kérdés tehát az, hogy mi egyebet tehetünk a páciens és kezelőorvosa érdekében, amivel segítjük a gyógyszerszedés rendszerességét.”

Hogyan működik?

A mostani kísérletek során a kutatók egy olyan stratégiára összpontosítottak, amely a páciensek gyógyszerszedésének szorosabb nyomon követését teszi lehetővé az orvosok számára. Rádiófrekvenciás jelek felhasználásával, amelyek könnyen észlelhetők a testen kívülről és biztonságosak az emberi szervezetre nézve, olyan kapszulákat terveztek, amelyek kommunikálni tudnak a külvilággal azután, hogy a beteg lenyelte őket.

Akadtak már próbálkozások rádiófrekvenciás jeladók kapszulákba történő beépítésére, ám ezek a korábbi kapszulák mind olyan összetevőkből épültek fel, amelyek nem egykönnyen bomlottak le, így végig kellett utazniuk az emésztőtraktuson. Annak érdekében, hogy semmiképp se korlátozzák a béltraktus átjárhatóságát, az MIT kutatói úgy döntöttek, hogy biológiailag lebomló és felszívódó anyagokból próbálnak meg rádiófrekvenciás jeladót építeni. A jelet kiküldő antennát cinkből alkották meg, és cellulóz védőburokba zárták. „Ezeket az anyagokat a rendkívül kedvező biztonságossági profiljuk és környezetbarát jellegük figyelembevételével választottuk” – fejtette ki Traverso.

A cink-cellulóz antennát apróra összetekerik, és a bejuttatandó gyógyszerrel együtt a kapszulába helyezik. A kapszula külső borítása cellulózréteggel burkolt zselatinból áll, és a cellulózhoz molibdént vagy volfrámot kevernek, amely megakadályozza a rádiójelek átjutását. Amikor a kapszulát lenyeli a páciens, a burkolat lebomlik, és mind a gyógyszer, mind a rádióantenna szabaddá válik. Az antenna ekkor már észlelni tudja a külső jelforrásokból érkező jeleket, és egy parányi rádiófrekvenciás chip segítségével válaszolni tud rájuk, így megerősítve a tényt, hogy a kapszulát lenyelték. Ez az üzenetváltás a kapszula lenyelését követő 10 percen belül megtörténik.

A nagyjából 400×400 mikron (0.4×0.4 milliméter) méretű chip egy közönséges, kereskedelmi forgalomban kapható eszköz, amely nem bomlik ugyan le, de méreténél fogva könnyűszerrel távozik az emésztőtraktusból. A kapszula összes többi összetevője azonban egy héten belül teljesen lebomlik.

A kapszula összetevőit úgy alakítottuk ki, hogy napok alatt lebomoljanak. Olyan, jól jellemzett biztonsági profillal rendelkező anyagokat használtunk, mint a cink és a cellulóz, amelyeket amúgy is széles körben alkalmaz a gyógyszeripar – mondta el Say. – A célunk az volt, hogy semelyik összetevő ne halmozódjék fel a szervezetben, ugyanakkor megbízható jelzést kapjunk arról, hogy a gyógyszert bevették. A hosszabb távú biztonságosságot továbbra is nyomon követjük a klinikai alkalmazás felé vezető úton.”

Az állatokban végzett előkísérletek megmutatták, hogy a gyomorba került kapszula rádiójele sikeresen fogható több mint fél méteres távolságból.

• Az emberi alkalmazást a tudósok úgy képzelik el, hogy egy a páciens testén viselt eszköz kommunikálna a kapszula adóvevőjével, és ez továbbítaná a jelzést a kezelőorvos felé.

Hogyan tovább?

A kutatók jelenleg további preklinikai vizsgálatokat terveznek, és reményeik szerint hamarosan sor kerülhet az emberben történő kipróbálásra. Az egyik ígéretes célcsoport, akiknek jelentős haszna származhatna az ilyen típusú nyomon követésből, a szervátültetésen frissen átesett betegek, akik immunoszuppresszáns gyógyszereket szednek a szervkilökődés megelőzése érdekében. „Olyan gyógyszereket szeretnénk első körben bevonni a tesztelésbe, amelyeknél komoly problémát okoz a beszedés elmaradása” – tisztázta Traverso.

További ilyen betegcsoportok lehetnek a koszorúértágító műtéten átesettek, akiknek a stent beszűkülését megakadályozó gyógyszereket kell szedniük, a krónikus fertőző betegségben – például tuberkulózisban – szenvedők, illetve a neuropszichiátriai betegek, akiket az állapotuk akadályozhat a gyógyszereik előírásszerű szedésében.