Leki, które działają tylko tam, gdzie są potrzebne – i tylko wtedy, gdy zdecyduje lekarz. To możliwe dzięki nowej technologii łączącej liposomy, cukier i ultradźwięki
Badacze ze Stanford Medicine stworzyli technologię, która pozwala aktywować lek dokładnie w wybranym miejscu ciała. Wystarczy połączenie liposomów – pęcherzyków tłuszczowych znanych m.in. ze szczepionek mRNA – z falami ultradźwiękowymi i niewielką ilością sacharozy. Nośniki pozostają stabilne w krwiobiegu i nie uwalniają zawartości, dopóki lekarz nie skieruje na nie ultradźwięków.
Dzięki temu w badaniach na szczurach udało się dostarczyć ketaminę do określonego obszaru mózgu i selektywnie znieczulić jedną kończynę, przy znacznym ograniczeniu ekspozycji innych narządów. Wyniki opublikowano w sierpniu w Nature Nanotechnology.
Leki aktywowane na żądanie
Większość współczesnych leków działa w całym organizmie, co poza pożądanym efektem terapeutycznym oznacza także liczne działania uboczne. Środki przeciwbólowe mogą powodować senność i nudności, leki psychiatryczne – halucynacje, a chemioterapia niszczy również zdrowe tkanki.
Zespół dr. Raaga Airana ze Stanforda sprawdził, czy lek można uruchamiać wyłącznie tam, gdzie jest potrzebny – i tylko wtedy, gdy zdecyduje o tym lekarz.
Rozwiązaniem okazały się liposomy, kuliste nanocząstki zbudowane z podwójnej warstwy lipidowej. Badacze zamknęli w nich cząsteczki leków, a do wnętrza dodali 5-proc. roztwór sacharozy. To właśnie cukier nadał nośnikom unikalne właściwości: pozostają stabilne w temperaturze ciała, ale pod wpływem ultradźwięków ich błona staje się przepuszczalna.
„Okazało się, że wystarczy odrobina cukru, by to zadziałało” – mówi Raag Airan, profesor radiologii i główny autor badań, dodając: „Dzięki temu możemy zmaksymalizować efekt terapeutyczny i zminimalizować działania niepożądane”.
Testy w mózgu i na nerwach
W modelu zwierzęcym naukowcy porównali działanie ketaminy podanej tradycyjnie oraz w liposomach z dodatkiem sacharozy. Gdy lek podano dożylnie bez użycia ultradźwięków, jego stężenie w tkankach było niższe niż po standardowej iniekcji. Dopiero skierowanie fal na wybrany obszar mózgu powodowało uwolnienie substancji.
Efekt potwierdzono również behawioralnie: szczury, u których ketaminę uwalniano w przyśrodkowej korze przedczołowej, wykazywały wyraźnie mniejsze oznaki lęku. To dowód, że można precyzyjnie oddziaływać na określone obwody neuronalne, bez ogólnoustrojowych skutków ubocznych.
Technologię sprawdzono także w leczeniu bólu. Liposomy wypełniono ropiwakainą – popularnym środkiem znieczulającym – i podano dożylnie. Następnie badacze skierowali ultradźwięki na nerw kulszowy jednej kończyny. Kilka minut stymulacji wystarczyło, aby wywołać miejscowe odrętwienie utrzymujące się przez ponad godzinę – bez konieczności wykonywania zastrzyku przy samym nerwie.
Dlaczego działa dodatek cukru
Mechanizm nie jest jeszcze w pełni wyjaśniony, ale badacze przypuszczają, że sacharoza zmienia właściwości akustyczne wnętrza liposomu i zwiększa kontrast między nim a otaczającym płynem. Dzięki temu fale ultradźwiękowe wywołują silniejsze drgania błony, prowadząc do powstawania porów i chwilowego uwolnienia leku.
W testach różne stężenia cukru dawały odmienne rezultaty. Pięć procent okazało się najlepszym kompromisem między stabilnością w krążeniu a czułością na ultradźwięki. Wyższe stężenia zwiększały wprawdzie efektywność uwalniania, ale wiązały się też z ryzykiem przecieku leku bez stymulacji.
Co istotne, technologię opracowano z wykorzystaniem składników powszechnie stosowanych w farmacji oraz procesów dobrze znanych z terapii liposomalnych. To odróżnia ją od wcześniejszych eksperymentów z egzotycznymi materiałami i zwiększa szanse na przeniesienie rozwiązania do praktyki klinicznej.
Medycyna przyszłości
Nowa metoda, określana jako acoustically activatable liposomes (AALs), ma potencjał zastosowania w psychiatrii, neurologii i anestezjologii. U pacjentów z depresją leki, takie jak ketamina, mogłyby być aktywowane wyłącznie w regionach mózgu związanych z regulacją emocji, bez wywoływania efektów dysocjacyjnych. W leczeniu bólu możliwe byłyby nieinwazyjne blokady nerwów, co oszczędziłoby chorym bolesnych iniekcji i ryzyka powikłań.
Autorzy badań podkreślają, że przed wdrożeniem konieczne są dalsze testy. Kluczowe będzie sprawdzenie, jak liposomy zachowują się w ludzkim organizmie i czy technologia nadaje się do długotrwałego, powtarzalnego stosowania. Zespół przygotowuje się już jednak do pierwszych badań klinicznych z udziałem pacjentów, które mają dotyczyć wykorzystania ketaminy w terapii przewlekłego bólu.
Źródła
- Stanford Medicine na EurekAlert: Ultrasound could deliver drugs with fewer side effects (18 sierpnia 2025).
- Mahaveer P. Purohit, Brenda J. Yu, Kanchan Sinha Roy, Yun Xiang i in., Acoustically activatable liposomes as a translational nanotechnology for site-targeted drug delivery and noninvasive neuromodulation, Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01990-5