To może ocalić miliony istnień. Historyczny krok naukowców w leczeniu nowotworów!
Komórki nowotworowe potrafią zapaść w stan przypominający sen, skutecznie unikając działania leków przeciwnowotworowych. Naukowcy z ETH w Zurychu opracowali przełącznik molekularny sterowany światłem, który pozwala je z tego stanu wybudzić.
Problem z dotychczasowymi podejściami polegał na tym, że każda komórka organizmu posiada receptory glikokortykosteroidowe pełniące ważne funkcje – między innymi redukują stany zapalne i wspierają układ odpornościowy. Ich nieselektywne wyeliminowanie miałoby katastrofalne skutki uboczne. Szwajcarskie rozwiązanie pozwala ograniczyć działanie systemu wyłącznie do guza.
– System ten opiera się na istniejącej technologii medycznej i dlatego oferuje realną perspektywę terapii miejscowych – powiedział Robin Scheuplein, współautor badania i doktorant w grupie badawczej profesor Kathariny Gapp.
Jak działa molekularny przełącznik?
Naukowcy wykorzystali naturalny system recyklingu komórkowego, który wykrywa wadliwe białka i oznacza je do utylizacji dołączając swego rodzaju etykietkę „śmieciową”. Zbudowany przez nich przełącznik składa się z trzech części: podjednostki wiążącej się z receptorem, elastycznego łącznika oraz podjednostki wiążącej się z enzymem odpowiedzialnym za przyklejanie tej etykietki.
Kluczem jest budowa chemiczna łącznika. W normalnych warunkach oświetleniowych jest on rozciągnięty, co umieszcza enzym w odpowiedniej odległości od receptora i pozwala go oznaczyć do degradacji. Po naświetleniu światłem o określonej długości fali łącznik się załamuje – enzym i receptor tracą wzajemne ustawienie, a etykietowanie zostaje zablokowane.
Profesor syntezy organicznej Erick Carreira i jego zespół opracowali na potrzeby eksperymentów wiele wariantów łącznika. Dwa z nich wykazały dokładnie pożądane właściwości: światło pozwalało precyzyjnie przełączać między formą indukującą degradację receptora a formą bierną.
Pierwsze sukcesy w hodowlach komórkowych
W laboratoryjnych hodowlach komórek raka płuc, badaczom udało się potwierdzić oczekiwany efekt biologiczny – substancja czynna prowadziła do szybkiego rozpadu receptorów glikokortykoidowych, a analiza aktywności genetycznej wykazała, że komórki zostały wybudzone ze stanu uśpienia. Przełącznik wstrzykuje się do guza, a następnie za pomocą światła wyłącza wszystkie cząsteczki, które przedostały się do otaczającej zdrowej tkanki.
– Dzięki temu działanie może być ściśle ograniczone do rdzenia guza, co pozwala na zachowanie otaczającej tkanki i powoduje znacznie mniej skutków ubocznych. Efekt jest odwracalny i można go precyzyjnie kontrolować – wyjaśnia Scheuplein, zaznaczając jednocześnie, że kolejnym krokiem musi być weryfikacja na organizmach żywych.
Perspektywy: rak piersi i prostaty
Ponieważ światło wnika w tkankę na głębokość zaledwie kilku milimetrów, źródło światła musi znajdować się blisko granic guza. W przypadku raka płuc można to osiągnąć za pomocą endoskopu. Dla guzów położonych głębiej zespół pracuje nad przełącznikami reagującymi na bliską podczerwień, która wnika w tkankę głębiej i łagodniej.
– Opracowaliśmy system modułowy, którego możemy również użyć do wyłączania innych receptorów – dodał Scheuplein.
Wśród potencjalnych zastosowań wymienia receptor estrogenowy w hormonozależnym raku piersi oraz receptor androgenowy w zaawansowanym raku prostaty. System jest już gotowy do zastosowania w badaniach nad złożonymi szlakami sygnałowymi w biologii nowotworów.
Źródło: ETH Zurich
Czytaj też: Przełomowe odkrycie naukowców z Lublina. Stworzyli niezwykłą broń na bakterie!
Grafika tytułowa: National Cancer Institute / Unsplash
