I ricercatori hanno sviluppato un biosensore per personalizzare il dosaggio dei farmaci.
Il modo in cui ognuno elabora un farmaco è unico nel suo genere. La dose ideale di una persona può essere una overdose letale per un’altra persona. Con tale variabilità, può essere difficile prescrivere esattamente la giusta dose di farmaci critici, come la chemioterapia o l’insulina.
Ora, un team della Stanford University, guidato dall’ ingegnere H. Tom Soh e dal borsista postdottorato Peter Mage, ha sviluppato uno strumento per la somministrazione di farmaci che potrebbe rendere più facile per le persone ottenere la corretta dose di farmaci salvavita.
In un articolo pubblicato il 10 maggio 2017 dalla rivista Nature Biomedical Engineering Nature, il gruppo di ricerca ha dimostrato che la tecnologia sviluppata può regolare continuamente la dose necessaria di un farmaco chemioterapico negli animali viventi.
“Questa è la prima volta che si possono controllare continuamente i livelli di farmaco nel corpo, in tempo reale”, ha detto Soh. “Questa nuova strategia ha grandi implicazioni perché crediamo di poterla utilizzare per controllare i livelli di una vasta gamma di farmaci”.
Monitorare e fornire
La nuova tecnologia ha tre componenti fondamentali: un biosensore per monitorare in tempo reale e continuamente i livelli di farmaco nel sangue, un sistema di controllo per calcolare la giusta dose e una pompa programmabile che fornisce quel tanto che basta per fornire la dose desiderata.
Il sensore contiene molecole chiamate aptameri che sono stati appositamente progettati per essere associati ad un farmaco di interesse. (Questi aptameri sono nati nel laboratorio di Soh.) Quando il farmaco è presente nel sangue, gli aptameri cambiano forma. Più farmaco è presente nel sangue e più gli aptameri cambiano forma.
Tali informazioni, catturate ogni pochi secondi, vengono rilevate da un software che controlla la pompa per fornire farmaci aggiuntivi, se necessario.
Il gruppo ha testato la tecnologia con la somministrazione del farmaco chemioterapico doxorubicina negli animali. Nonostante le differenze fisiologiche e metaboliche tra i singoli animali, i ricercatori sono stati in grado di mantenere un dosaggio costante tra tutti gli animali del gruppo in studio, cosa non possibile con i metodi di somministrazione attuali dei farmaci.
I ricercatori hanno testato il dispositivo anche per le interazioni farmaco-farmaco, introducendo deliberatamente un secondo farmaco che è noto per causare ampie oscillazioni nei livelli del farmaco chemioterapico. Ancora una volta, hanno trovato che il loro sistema può stabilizzare i livelli di farmaco per moderare ciò che altrimenti potrebbe essere un picco pericoloso.
Se la tecnologia funziona nelle persone come negli studi su animali, potrebbe avere grandi implicazioni. Ha detto Soh: “Per esempio, cosa succederebbe se potessimo rilevare e controllare i livelli di glucosio, non solo, ma anche di insulina e glucagone che regolano i livelli di glucosio? Si potrebbe creare un sistema elettronico per replicare la funzione del pancreas disfunzionale nei pazienti con diabete di tipo 1. Abbiamo davanti un futuro molto emozionante!”.
Prossimi passi
“Molti anni di prove ci attendono per garantire la sicurezza e l’efficacia di questa tecnologia che rappresenta un grande passo verso la medicina personalizzata. I medici già sanno che lo stesso farmaco può avere effetti diversi sulle persone con differenze genetiche. Sanno anche che i pazienti che assumono dosi maggiori di un farmaco possono sperimentare interazioni farmacologiche indesiderate, ma mancano di strumenti per affrontare tutto questo. La nuova tecnologia offre la possibilità di monitoraggio e controllo del dosaggio effettivo di un farmaco per un paziente”, ha detto Soh.
La tecnologia potrebbe essere particolarmente utile per i pazienti oncologici pediatrici, che sono notoriamente difficili da dosare perché il metabolismo dei bambini è di solito diverso da quello degli adulti.
Il team prevede di miniaturizzare il sistema in modo che possa essere impiantato o indossato dal paziente. Attualmente la tecnologia è un’apparecchiatura esterna, come una flebo intelligente. Il biosensore è un dispositivo delle dimensioni di un vetrino da microscopio. La configurazione attuale potrebbe essere adatta ai farmaci per la chemioterapia , ma non per uso continuo. Il gruppo di ricerca sta anche adattando questo sistema con diversi aptameri in modo che possa rilevare e regolare i livelli di altre biomolecole nel corpo.
Hanno preso parte alla ricerca B. Scott Ferguson, Daniel Maliniak, Kyle Ploense e Tod Kippin della University of California, Santa Barbara.
Fonte: Nature Biomedical Engineering
