במשך יותר מעשור, חוקרים מנסים לפתח ננו-חלקיקים שיספקו תרופות בצורה יעילה ובטוחה יותר. הרעיון הוא שננו-חלקיק המכיל תרכובת תרופה יכול לכוון באופן סלקטיבי לתאי גידול או תאים חולים אחרת, ולהימנע מתאי בריאות. ניתן לחבר נוגדנים או מולקולות אחרות לננו-חלקיק ולהשתמש בהם לזיהוי מדויק של תאי מטרה. "אחד היתרונות הגדולים ביותר של ננוטכנולוגיה הוא שאתה יכול להנדס דברים בצורת חלקיקים כך שניתן לכוון את הכימותרפיה לתאי הגידול, להגן על התאים הבריאים של הגוף ולהגן על החולים מפני תופעות לוואי", אומרת שרה הוק, מנהלת פרויקטים לפיתוח ננוטכנולוגיה עם המכון הלאומי לסרטן.

אבל ביצוע החזון הזה היה קשה. אתגר אחד: התנהגות של תרופה בגוף יכולה להשתנות באופן דרמטי כאשר היא משולבת עם ננו-חלקיקים. ננו-חלקיק יכול לשנות את מסיסות התרופה, רעילותה, מהירות הפעולה ועוד - לפעמים מועיל, לפעמים לא. אם הבעיה העיקרית של תרופה היא שהיא רעילה לאיברים מחוץ למטרה, אז ננוטכנולוגיה יכולה להבטיח שהיא מועברת לתאים חולים במקום לתאים בריאים. אבל אם תרופה תלויה בנסיגה מהירה בתאים חולים כדי להיות יעילה, ננו-חלקיק עשוי להאט את התהליך ולהפוך תרופה טיפולית אופטימלית למקום השני הטוב ביותר.

Bind, שהושקה ב-2007, ניסתה להתגבר על בעיה זו על ידי בניית ננו-חלקיקים המיועדים לתרופות באופן המאפשר לחברה לשנות באופן שיטתי את המבנים וההרכב שלהם. בדרך כלל, ננו-חלקיקי תרופה ממוקדים מיוצרים בשני שלבים: ראשית, תרופה מובלעת בננו-חלקיק, ושנית, פני השטח החיצוניים של החלקיק קשורים במולקולות מכוונות שינווטו את המעבורת הטיפולית לתאים חולים. יצירת ננו-חלקיקים כאלה עשויה להיות קשה לשליטה ושכפול, מה שמגביל את יכולתו של חוקר לכוונן עדין את תכונות פני השטח של הננו-חלקיק. כדי להימנע מהמלכודת הזו, Bind מסנתז את הננו-חלקיקים נושאי התרופות שלו באמצעות הרכבה עצמית.

בתנאים הנכונים, תת-היחידות של הננו-חלקיקים שלה - שחלקן כבר מכילות מולקולות מכוונות - מתאספות בעצמן. אין צורך בתגובות כימיות מורכבות ומשתנות כדי לייצר את הננו-חלקיקים, וניתן לשנות את המאפיינים של כל תת-יחידה. זה גם מאפשר לחוקרי החברה לבדוק מגוון של שילובי ננו-חלקיקים-תרופות ולזהות את המועמדים הטובים ביותר למשימה מסוימת. "אנחנו מייצרים מאות שילובים כדי להעריך כדי לייעל את הביצועים של כל תרופה", אומר ג'ף הרקך, סגן נשיא בכיר למחקר ופיתוח טכנולוגי.

מייסד-שותף של Bind, Omid Farokhzad, פרופסור חבר בבית החולים לנשים בריגהם ובבית הספר לרפואה בהרווארד, המציא את השיטה החדשה לבניית ננו-חלקיקים בזמן שהיה חוקר פוסט-דוקטורט במעבדתו של רוברט לנגר, פרופסור להנדסה כימית ב-MIT. הקבוצה של לנגר כבר פיתחה ננו-חלקיקים המסוגלים לשחרר תרופות בצורה מבוקרת, אך החלקיקים עדיין לא חיפשו תאים סרטניים באופן ספציפי. האתגר הראשון של פארוחזאד היה ליצור ננו-חלקיקים שההוראות המולקולריות שלהם יביאו אותם לתאים סרטניים, אבל שנשארו אנונימיים בתוך זרם הדם כדי שמערכת החיסון לא תהרוס אותם. השני היה מגיע עם תהליך ייצור חזק וניתן לשחזור.

במקום זאת, פארוחזד ולנגר המציאו שיטה שבאמצעותה אבני הבניין של הננו-חלקיק והתרופה מתאספות בעצמן למוצר סופי. שני סוגים של פולימר מתחברים ויוצרים את הרשת הסבוכה של הננו-חלקיק הכדורי עמוס התרופות של Bind. לאחד מהפולימרים הללו יש שני אזורים מובחנים מבחינה כימית ומבנית, או "בלוקים": בלוק בלתי מסיס במים המהווה חלק מהרשת שמעטפת את התרופה, ובלוק מסיס במים שנותן למוצר הסופי קורונה חמקנית כדי להתחמק מהתרופה. מערכת החיסון. לסוג הפולימר השני יש שלושה בלוקים: אותם שניים כמו הראשון, וכן אזור שלישי המכיל מולקולת מיקוד - האות שיבטיח את חיבור החלקיקים הסופיים לסוגי התאים הרצויים. הננו-חלקיקים נושאי התרופה נוצרים פשוט על ידי ערבוב של פולימרים אלו יחד עם התרופה בתנאים המתאימים.

ניתן לייצר את הפולימרים בהרכבה עצמית בצורה ניתנת לחזרה וניתנת להרחבה. אבל לשיטה יש יתרון נוסף, כזה שעשוי להיות המפתח האמיתי להצלחתו של ביינד. השיטה שבאמצעותה נבנו החלקיקים - מתכשירים בודדים של פולימרים דו-בלוקים ושל שלושה בלוקים - תאפשר גם לחוקרים להשתמש בגישות סקר בתפוקה גבוהה, בדומה לאופן שבו כימאים רפואיים מתכננים ובודקים תרכובות תרופות חדשות. ניתן היה להתאים כל בלוק - להרחיב בלוק אחד, לשנות את המטען באחר - וניתן לשנות את הכמויות היחסיות של כל פולימר. עם כל כך הרבה פרמטרים להתעסקות, המדענים של Bind יכולים לסנן שילובים רבים.

התרופה הראשונה שלה בניסויים קליניים, Bind-014, נושאת חומר כימותרפי בשימוש נרחב בשם docetaxel דרך זרם הדם לתאי סרטן. התרופה ארוזה בתוך ננו-מבנה דמוי כדור העשוי מפולימרים מתכלים המגנים על התרופה ומגנים עליה מפני המערכת החיסונית של הגוף. המשטח החיצוני של כל ננו-חלקיק מנוקד במולקולות המכוונות לתאים סרטניים. לאחר שהננו-חלקיק הגיע ליעדו, הוא נצמד לחלק החיצוני של התא, מה שגורם לתא לבלוע את החלקיק. התרופה מתפזרת החוצה מהחלקיק בקצב מבוקר ומשתחררת לתא המטורלל.

מארק דייוויס, פרופסור להנדסה כימית ב-Caltech, מקווה שהניסויים המעטים המתמשכים של תרופות ננו-חלקיקים ממוקדות, הכוללות אחד שפותח במעבדה שלו וכן Bind-014, ידגים את הפוטנציאל של הטכנולוגיה. "הקהילה הרפואית לא הולכת להתרגש עד שיהיה [ניסוי מתקדם בבני אדם] שבו נוכל להראות מה בעצם הננו-חלקיקים הממוקדים הללו עושים למטופלים בצורה מובהקת סטטיסטית". לעת עתה, התוצאות מ-17 המטופלים שנרשמו לניסוי השלב I של Bind-014 נראות מבטיחות, אך בדיקת יעילות אמיתית תצטרך להמתין עד לניסויי שלב II, אשר צפויים להתחיל בהמשך השנה.