Εδώ και αιώνες, η Ταϊλάνδη παράγει μεταξωτά υφάσματα υψηλής ποιότητας, τα οποία εξάγονται σε όλο τον κόσμο. Ωστόσο, οι ερευνητές βιοϊατρικής στο Πανεπιστήμιο Chulalongkorn της Μπανγκόκ βρήκαν μια άλλη χρήση: την παραγωγή φαρμάκων.

Τα συστήματα χορήγησης φαρμάκων υπάρχουν σε πολλές μορφές, από κάψουλες και δισκία που καταπίνονται, μέχρι δερματικά επιθέματα, αλοιφές και διάφορα είδη ενέσεων.

Σύμφωνα με τον Juthamas Ratanavaraporn, διευθυντή του ερευνητικού κέντρου βιοϊατρικής μηχανικής του Πανεπιστημίου Chulalongkorn, η πρωτεΐνη του μεταξιού – μία από τις φυσικές πρωτεΐνες που προσδίδει στο μετάξι την απίστευτη αντοχή του – μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ενθυλάκωση ενός φαρμάκου σε μορφή σάκου που χρειάζεται πολύ περισσότερο χρόνο για να διασπαστεί από άλλες φυσικές πρωτεΐνες, όπως η ζελατίνη ή η χιτοζάνη, απελευθερώνοντας αργά το φάρμακο στο σώμα.

«Αντί να χρειάζονται μεγάλες ή συχνές δόσεις, η πρωτεϊνική κάψουλα μπορεί να απελευθερώσει το φάρμακο σταδιακά, στις κατάλληλες ποσότητες που χρειάζεται ο οργανισμός. Αυτή η ελεγχόμενη απελευθέρωση συμβάλλει στη μείωση της συνολικής δόσης και του κινδύνου παρενεργειών», λέει ο Ratanavaraporn.

Ο Ratanavaraporn, ο οποίος μελετά το μετάξι για περισσότερα από 17 χρόνια, δημιουργεί μια εταιρεία το 2021 μαζί με άλλους δύο καθηγητές της ερευνητικής ομάδας. Η νεοσύστατη επιχείρησή τους, η EngineLife, εμπορεύεται την έρευνά τους – και έβγαλε στην αγορά νωρίτερα φέτος το πρώτο της προϊόν, μια θεραπεία για την αϋπνία που παρέχεται μέσω ενός επιθέματος που τοποθετείται στο δέρμα και έχει εγκριθεί από το FDA της Ταϊλάνδης.

Ο «χαμαιλέοντας»

Οι πρωτεΐνες του μεταξιού βρίσκονται στο επίκεντρο των ερευνών για περισσότερο από έναν αιώνα και έχει μελετηθεί εκτενώς για βιοϊατρικές εφαρμογές.

Βιοσυμβατή, (δεν είναι επιβλαβής για τους ιστούς του σώματος), βιώσιμη και οικονομικά αποδοτική, η πρωτεΐνη του μεταξιού έχει πολλά να προσφέρει έναντι των υλικών που χρησιμοποιούνται σήμερα ως φορείς φαρμάκων, φυσικών και συνθετικών, λέει ο Yajun Shuai, ερευνητής στο Ινστιτούτο Εφαρμοσμένης Έρευνας Βιολογικών Πόρων στο Πανεπιστήμιο Zhejiang της Κίνας, ο οποίος δεν συμμετέχει στο έργο του Ratanavaraporn. Ο Shuai λέει ότι η πρωτεΐνη του μεταξιού παράγεται με «απλές, ασφαλείς μεθόδους» και είναι λιγότερο πιθανό να προκαλέσει αρνητικές παρενέργειες από άλλες φυσικές πρωτεΐνες ή συνθετικά συστήματα χορήγησης φαρμάκων.

Πολλά από τα πλεονεκτήματα οφείλονται στη δομή της: έχει ένα ισχυρό, σταθερό «φύλλο βήτα» που της επιτρέπει να δρα με τρόπους που άλλες πρωτεΐνες δεν μπορούν, όπως η αργή απελευθέρωση φαρμάκων, και της δίνει δύναμη και ευελιξία, λέει ο Mingying Yang, επίσης ερευνητής βιολογικών πόρων στο Πανεπιστήμιο Zhejiang.

«Ο ρυθμός αποικοδόμησης είναι σαν διακόπτης – μπορούμε να τον προσαρμόσουμε ανάλογα με τις ανάγκες του φαρμάκου, από ημέρες έως μήνες. Αυτό το επίπεδο ελέγχου είναι δύσκολο να βρεθεί σε άλλους φορείς φαρμάκων», λέει ο Shuai.

Η πρωτεΐνη του μεταξιού έχει επίσης εξεταστεί για τα πάντα, από ικριώματα οστικού ιστού μέχρι μεμβράνες για μοσχεύματα κερατοειδούς. Αλλά λίγα προϊόντα έχουν φτάσει στην αγορά: μια επιστημονική ανασκόπηση του 2022 διαπίστωσε ότι μόλις το 3% από τις 697 μελέτες έφτασε σε κλινικές δοκιμές, ενώ ακόμη λιγότερες από αυτές προωθήθηκαν στο εμπόριο.

Ο Οργανισμός Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ ενέκρινε τη χρήση ραμμάτων από πρωτεΐνη μεταξιού πριν από δύο και πλέον δεκαετίες, αλλά έκτοτε έχουν εγκριθεί μόνο λίγες ιατρικές εφαρμογές με βάση το μετάξι, όπως το SilkBridge, ένας νευρικός αγωγός, και το SilkVoice, ένα ενέσιμο εμφύτευμα για τη βοήθεια των φωνητικών χορδών.

Οι προκλήσεις

Μία από τις βασικές προκλήσεις είναι η μεταβλητότητα του μεταξιού. Στην Ταϊλάνδη, το μεγαλύτερο μέρος του μεταξιού παράγεται από μικρές, οικογενειακές εκμεταλλεύσεις σε αγροτικές περιοχές, από μεταξοσκώληκες που εκτρέφονται όλο το χρόνο. Αλλά οι αλλαγές στις εποχές, το κλίμα και την τροφή μπορούν να δημιουργήσουν μικροσκοπικές παραλλαγές στο κουκούλι.

Αυτό δεν είναι τόσο σημαντικό για την παραγωγή μεταξωτών υφασμάτων, αλλά όταν πρόκειται για φάρμακα, η συνέπεια είναι το κλειδί, λέει ο Chuanbin Mao, καθηγητής βιοϊατρικής μηχανικής στο Κινεζικό Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ. «Πρέπει να υπάρχει ένα εξαιρετικά καθορισμένο προϊόν για πραγματικές ιατρικές εφαρμογές», λέει ο Mao, επισημαίνοντας ότι αποτελεί ένα πρόβλημα που δεν έχει επιλυθεί ακόμη σε κλίμακα.

Διαβασε ακομα

Σύντομα τα φάρμακα δεν θα μας πιάνουν. Τι θα γίνει τότε;

Είναι ένα πρόβλημα που η EngineLife προσπαθεί να αντιμετωπίσει, καθώς ακόμη και μικρές διαφορές στην τροφή και το κλίμα μπορούν να αλλάξουν το μοριακό βάρος της πρωτεΐνης του μεταξιού – το οποίο με τη σειρά του μεταβάλλει τον ρυθμό διάσπασης και τους χρόνους χορήγησης φαρμάκων, λέει ο Ratanavaraporn. «Πρέπει να διασφαλίσουμε ότι η διαδικασία παραγωγής μεταξιού είναι όσο το δυνατόν πιο σταθερή και συνεπής σε κάθε παρτίδα», υπογραμμίζει.

Ο Ratanavaraporn ελπίζει να δει την πρωτεΐνη του μεταξιού να χρησιμοποιείται σε πολλά περισσότερα συστήματα χορήγησης φαρμάκων για να βοηθήσει τους ασθενείς σε όλη την Ταϊλάνδη και διεθνώς. Ευελπιστεί επίσης να προσφέρει στους Ταϊλανδούς μεταξοκαλλιεργητές μια επιπρόσθετη ροή εσόδων. «Το μετάξι έχει ήδη υψηλή αξία ως ύφασμα», λέει, «αλλά τώρα που το τοποθετούμε ως υλικό ιατρικής χρήσης, αυτό αυξάνει την αξία του τουλάχιστον κατά δέκα φορές».