نانوتکنولوژی علیه سرطان فیزیک پزشکی

فنانوری نانو یک میدان چند بعدی است که زمینه های وسیع و متنوعی از ابزارها را در حوزه مهندسی, بیولوژی, فیزیک و شیمی پوشش می دهد

خلاصه

فنانوری نانو یک میدان چند بعدی است که زمینه های وسیع و متنوعی از ابزارها را در حوزه مهندسی، بیولوژی، فیزیک و شیمی پوشش می‌دهد: از حوزه نانو بردارها جهت هدف‌گیری و رساندن هدفمند داروهای ضد سرطان، تا مکانیزم های کنترل کننده عملیات جراحی و پروسه های ترمیم و بهبودی. این حوزه وسیع در مبارزه علیه سرطان، چالش‌های اساسی را پدید می‌آورد: در مقاله زیر می‌کوشیم تا چهارچوب‌های چالش برانگیز در حوزه درمان سرطان را با معیاربررسی خط مشی NCI، موسوم به ،Cancer Nanotechnology Plan ،مورد بررسی قرار دهیم.فنانوری نانو یک میدان چند بعدی است که زمینه های وسیع و متنوعی از ابزارها را در حوزه مهندسی، بیولوژی، فیزیک و شیمی پوشش می‌دهد:از حوزه نانو بردارها جهت هدف‌گیری و رساندن هدفمند داروهای ضد سرطان، تا مکانیزم های کنترل کنندهٔ عملیات جراحی و پروسه های ترمیم و بهبودی.این حوزه وسیع در مبارزه علیه سرطان، چالش‌های اساسی را پدید می‌آورد:

در مقاله زیر می‌کوشیم تا چهارچوب‌های چالش برانگیز در حوزه درمان سرطان را با معیاربررسی خط مشی NCI ، موسوم به ، Cancer Nanotechnology Plan ،مورد بررسی قرار دهیم.

الف) چند تعریف اساسی:

نانوتکنولوژی علاقه مند به، مطالعه ابزارهائی است که خودشان یا به کمک مولفه‌های اساسی‌شان در ابعاد یک الی هزار نانومتر، (از چند اتم تا ابعاد چند سلول) در مبارزه علیه سرطان بکار گرفته می‌شود.

دو زمینه اصلی فناوری نانو در سرطان، عبارتند از نانوبردارها (Nanovector) جهت کمک به بهبود تجویز هدفمند دارو و کمکهای تصویر نگاری، و دیگری الگوهای دقیق رفتاری سطوح تحت درمان.

نانوبردار: یک کاواک (hollow)یا یک سازه تو خالی است در ابعاد یک الی هزار نانومتر که حامل داروهای ضدسرطان و عوامل کشف کننده، است. نانوبردارها در پزشکی ژنتیک نیز بکار گرفته می‌شوند.

فتولیتوگرافی: یک روش مشخص کردن تو سط نور می باشد که جهت بررسی الگوهای ساختار سطوح بکار گرفته می‌شود. دقت ابزارهای نانوئی بوسیله ابزارهای فتولیتوگرافی تعیین می‌شود از این رو توسعه این ابزارها در افزایش ظرفیت اطلاعاتی زیست مدارها مؤثر خواهند بود.قابلیت فناوری نانو در پیشرفت‌هائی نظیر کشف سریع‌تر، تشخیص و پیش‌گوئی وراثتی و انتخاب روش درمان بر اساس قابلیت‌های چندگانه‌ای سنجیده می‌شود که عبارتند از: کشف محدوده وسیعی از سیگنال‌های مولکولی و نشانه‌های زیستی.

مثال‌های اصلی از کشف به طریقه multiplex ، به کمک فناوری نانو، عبارتند از:

آشکارسازهای نوری نانویی، نانومفتول‌ها و نانوتیوب‌ها که در اکتشاف بکارگرفته خواهند شد .

چند کارگی یک مزیت پایه در نانوبردارها بویژه در معالجه سرطان و هدایت عوامل کشف است:

اهداف اولیه شامل اجتناب ازهدف‌گرفته شدن به کمک زیست نشانه‌گذاران

(biomarker)و یا سدهای دفاعی بدن است ونیزاز دیگر مزیتهای بالقوه باید گزارش کردن بازدهی و تأثیر روش معالجه باشد.در حال حاضرهزاران نانوبردار، تحت پژوهش می‌باشند. با ترکیب سازمان یافته آنها درتعامل با روش‌های درمانی برگزیده و مکملهای هدف گیری بیو لوژیک، قادر خواهیم بود تا به سوی دستیابی به عوامل درمانی شخصی ، پیش برویم.روش‌ها و مدل‌های نوین ریاضی ، به منظور رمزگذاری دقیق فناوری نانو در تومورشناسی مورد نیاز است. اهداف عالی پروژه CNPLan: (Cancer Nanotechnology Plan) نمایش سریع‌تر نشانه‌های بیماری که به پزشکان اجازه دهد سرطان را هر چه سریع‌تر کشف ومهار نمایند و گام‌های موثری در معالجه بردارندتوسعه سیستم‌هائی که به صورت آنی تشخیص دهند، و بازدهی سیستم معالجه را برای شتاب‌دهی روش کنترل کنند.چند منظوره بودن: ابزارهای هدف یاب ،باید استعداد میان برزدن سدهای دفاعی بیولوژیک جهت به هدف رساندن عوامل درمانی چندگانه با تمرکز بسیار بالارا در سرعت های انتشار بیولوژیکی، ،مستقیماً به سوی سلول‌های سرطانی را داشته باشند.( بافت آنها در ابعاد میکرویی است و نقشی اساسی در رشد و تکثیر سرطان ایفاء می‌کنند)این عوامل، می‌بایستی قادر باشند در هر لحظه موقعیت مولکول‌های اکتشاف کننده را رهگیری نموده و حرکت سلول‌های سرطانی را متوقف سازند.سیستم‌های پایش‌گر،(دگرگونی‌هائی را که ممکن است محرک پروسه‌های سرطان‌زا و جهشهای ژنتیکی مستعدساز سرطان باشند کشف می کنند) ، باید توسعه یابند.روش‌های نوینی جهت مدیریت علائم سرطان که تحت تاثیرشرایط زندگی می باشند، بکار گرفته شود.ابزارهای پژوهشی که کاوشگران را قادر سازد سریعاً اهداف جدید را رهگیری کنند،جهت توسعهٔ دانش بالینی و پیش‌بینی مقاومت داروئی، از اولویت برخوردارند.آزمایشگاه شاخص‌گذاری نانوتکنولوژی یا Nanotechnology Characterization Laboratory که به اختصار NCLخوانده می‌شود در راستای این طرح، اهداف عالی زیر را تعیقب می‌کنند:

توسعه اطلاعات در زمینه برهم‌کنش ابزارهای نانوئی و سیستم‌های بیولوژیک این پژوهش تلاش دارد، خطوط مبنا و اطلاعات علمی اساسی را در جهت تحقیق و توسعه در حوزه های تشخیص و عوامل اکتشاف‌گرنانویی ، ونیز استراتژی‌های درمان، را وضع نماید.به هر حال این اطلاعات به سمت مراکز فعال سرطان شناسی و برنامه های وابسته به آن از طریق بانک اطلاعات عمومی که تحت پوشش شبکه

Cancer Biomedical Informatics Grid قرار دارد و به اختصارCaBIG)خوانده می شود، هدایت خواهند شد.اما به هر حال NCI ،نقش سیاستگزار و حامی را تا انتهای این برنامه حفظ خواهد کرد.NCIنیز در ۴ محور عمده فعالیت می‌کند (برنامه تا سال ۲۰۱۵ میلادی تنظیم شده است) تلاش در جهت مدیریت فعالیت‌های منظم چند بعدی، میان تیم‌های مختلف همکار

کم کردن شکاف میان کشف و توسعه روش ها و ابزارهای درمان

تلاش درجهت حل معضل عمده فقدان استانداردهای در دسترس

تلاش در جهت توسعه زیرساخت های توسعه تکنولوژی پزشکی

-کلیدهای اساسی در برنامه نانوتکنولوژی علیه سرطان

تسریع در اکتشافات، و توسعه تلاش‌های که فرصت‌های بزرگتری را برای پیشرفت این حوزه

دردرمان سرطان، در بخش خصوصی ایجاد کند.

فناوری نانو در زمینه‌های زیر در ارتباط با حل مشکل سرطان، فعالیت خواهد کرد:

تصویر برداری مولکولی و کاوشگران سریع‌تر و دقیق‌ترMolecular Imaging and Early Detection

تصویر برداری داخل بافت زنده In vivo Imaging

گزارش‌گران بازدهی Reporters of Efficacy

درمان‌شناسی چند منظوره Multifunctional Therapeutics

پیشگیری و کنترل Prevention and Control

پیش رانهای پژوهشی Research Enablers

راهبردهای جدید در مبارزه علیه سرطان (رویکرد سرمایه‌گذاری):

در راستای اهداف CNPLan ، سرمایه گذاری در ۴ زمینه زیر صورت خواهد گرفت:

۱. توسعه ۳ تا ۵ مرکز، CCNEکه بستری مناسب برای مهندسان و فیزیک‌دانان به منظور توسعه دانش کارشناسی بیولوژی سرطان ‌باشد و نیز دسترسی به بیماران سرطانی در مراکز ملی و جامع سرطان را تسهیل کند. ونیز توسعه مراکزی موسوم بهSPORE، و زیر ساخت‌های عمومی ملی نظیر خانواده سرطان سینه و روده بزرگ در اولویت قرار گیرد.

۲. CNPLanبر روی برنامه آموزشی میان رشته‌ای به عنوان ابزاری در راه تسریع خلاقیت تیم‌های چند رشته ای که در راه ادغام بیولوژی سرطان ونانو تکنولوژی فعالیت می‌کنند سرمایه‌گذاری خواهد کرد.

۳. CNPLan برروی مؤسسات توسعه دهنده فناوری نانو که تولید محور باشند و تاکید بر عمومی ساختن دانش فناوری نانو دارند،در سطح تجارتخانه‌های کوچک و پروژهای بخش خصوصی، از طریق سرمایه‌گذاری حمایت خواهد کرد.

۴.CNPLanبر روی پروژهایی که در حوزه کاربردی کردن نانوتکنولوژی در بیولوژی سرطان فعالیت می‌کنند، در پروژهای سطح بنیادین و سایر مکانیزم های توسعه، سرمایه‌گذاری خواهد کرد.

اهداف و ماموریت‌های ""CCNEها:CCNE: Centers of Cancer Nanotechnology Excellenceهدف عالی این مراکز، توسعهٔ نانوتکنولوژی در حوزه پژوهش‌های بنیادین و کاربردی است به گونه‌ای که لازم است سریعاً جهت انتقال دانش کاربردی به سوی پژوهش‌های درمانگاهی ابزار سازی کنند.

نیازمندی‌های بحرانی برای هر CCNE عبارت خواهند بود:تعامل با یک مرکز جامع سرطان/ در چهار چوب برنامهٔ SPORE وابستگی به دانشگاه ها یا مراکز پژوهشی مهندسی محور و علوم پایه (نظیر ریاضیات، شیمی، فیزیک وعلوم مواد) دارا بودن امکانات زیست محاسباتی پیشرفته.نیازمندی‌های وجودی غیر انتفاعی در جهت توسعه همکاری‌هایی فناوری در بخش خصوصی.اهداف مطلوب ، نمایشگر فناوری‌هایی خواهند بودکه توسعه یافته‌اند و به طرز موثری علیه پروسه های سرطان ابزار سازی شده‌اند. یک کمیته مشترک تلاش‌های کلیه CCNE ها را هدایت می کندتا داده های ابزاری مطلوب برای انتقال تکنولوژی، از طریق مراکز، برآورده شود.شیوه ارتباطات داخلی مراکز و قدرت پیشرفت هر مرکزنیز بوسیله این سیستم ارزیابی می شود.آزمایشگاه‌های شاخص گذار نانوتکنولوژی (NCL): Nanotechnology Characterization Laboratory

ذرات نانویی و ابزارهای نانویی، از نظر ابعاد کاملا به مولکول‌های زیستی نزدیکند و به سادگی می‌توانند در اغلب سلول‌ها نفوذ کنند. قابلیت ما در ادغام فیزیک،شیمی و خواص بیولوژیک این ذرات پژوهشگران و مهندسان را قادر خواهد ساخت تا نانو ذرات را در جهت ساخت دارو به کار گیرند، داروهایی که، در حوزهتصویر نگاری تشخیصی و کشف سرطان می‌توانند مفید واقع شوند. NCL

تهیه‌کننده زیر ساخت‌های پشتیبانی اساسی در راه توسعه این حوزه است. هدف NCLشتاب بخشی به مرحله انتقال فاز از حوزه بنیادین Nano-biotechبه حوزه مهندسی است.

ساخت تیم‌های پژوهشی:در این حوزه NCI هنوز به دنبال مکانیزم جدیدی برای توسعه تیم‌های چند رشته‌ای است. سیاست‌های تشویقی: جایزه F۳۳ NIHبرای پژوهشگران ارشد که از طرف سرویس ملی پژوهش اهدا می شود جایزه F۳۲ NIHبرای پژوهشگران فوق دکترا که از طرف سرویس ملی پژوهش اهدا می شود

جایزهK۲۵ و K۰۸ به عنوان مربی توسعه تحقیقات علمی بالینی، که از طرف سرویس ملی پژوهش اهدا می شود

---