Jak szybko można sprawdzić skuteczność terapii przeciwnowotworowej?
WYDZIAŁ BIOCHEMII, BIOFIZYKI I BIOTECHNOLOGII
WYDZIAŁ CHEMII
Problematyka leczenia chorób nowotworowych związana jest nie tylko z wyborem odpowiedniej terapii, ale także z wymogiem szybkiej oceny skuteczności podjętego leczenia. Właśnie na zagadnieniu efektywności fotodynamicznej terapii przeciwnowotworowej koncentrują się badania naukowców z Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Pacjenci onkologiczni często poddawani są terapii, która nie jest optymalna w stosunku do ich potrzeb. Czasem wręcz jest ona nieodpowiednia, co prowadzi do wycieńczenia organizmu spowodowanego „przeleczeniem" lub do powstania lekoopornych komórek nowotworowych. W tym kontekście terapia fotodynamiczna może stanowić korzystną alternatywę dla działań konwencjonalnych (chirurgia, radioterapia).
Terapia fotodynamiczna polega na uwrażliwieniu nowotworu na światło za pomocą dostarczenia do guza nietoksycznego w warunkach ciemności związku chemicznego. W efekcie możliwe jest zniszczenie obszarów zmienionych chorobowo, przy jednoczesnym zachowaniu prawidłowego działania tkanek zdrowych. Szybką i prostą ocenę skuteczności tej terapii zapewnić ma zastosowanie biomarkerów post-terapeutycznych - nad czym koncentrują się badania naukowców z Zespołu Fizykochemii Koordynacyjnej i Bionieorganicznej Wydziału Chemii UJ, kierowanego przez prof. Grażynę Stochel, oraz Zakładu Biofizyki Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ, kierowanego przez prof. Krystynę Urbańską.
W laboratorium Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii, fot.: Tomasz Oleś
Światłem w guza
Choroby nowotworowe stanowią (po schorzeniach układu krążenia) drugą co do częstości przyczynę zgonów. Ich występowanie jest silnie powiązane z wpływem środowiska i cywilizacji (stres, zanieczyszczenia), dietą oraz starzeniem się organizmu. Przewidywany wzrost liczby zachorowań na nowotwory oznacza potrzebę rozwoju nie tylko nowych rodzajów terapii, ale także sposobów ich optymalizacji w stosunku do indywidualnych potrzeb pacjentów. Aby to umożliwić, rozpoczęto poszukiwania biomarkerów, czyli specyficznych białek, genów lub parametrów fizjologicznych guza (takich jak pH i ciśnienie parcjalne tlenu), których obecność lub zmiana ma informować na przykład o tym, czy dany pacjent dobrze zareagował na podjęte leczenie (biomarker post-terapeutyczny).
„Wybrana przez nas do analiz terapia przeciwnowotworowa polega na zastosowaniu aktywowanej przez światło cząsteczki chemicznej – czyli – fotosensybilizatora (są nimi nowe syntetyczne pochodne bakteriochloryn) – oraz promieniowania elektromagnetycznego z zakresu bliskiej podczerwieni. Fotosenybilizator aktywowany za pomocą światła, przy udziale tlenu generuje w guzie nowotworowym wysoce reaktywne molekuły (tzw. reaktywne formy tlenu), które uszkadzają tkankę guza" – wyjaśniają dr Janusz Dąbrowski i dr Martyna Krzykawska-Serda, zajmujący się badaniami nad oceną skuteczności terapii fotodynamicznej. Co więcej, w trakcie takiego leczenia niszczy się naczynia krwionośne umożliwiające wzrost guza oraz pobudza układ obronny organizmu, który uczy się skutecznie zwalczać chorobę. Oznacza to, że terapia fotodynamiczna działa wielokierunkowo, ma więc szerokie zastosowanie w leczeniu różnych typów nowotworów.
Terapię fotodynamiczną już od około czterdziestu lat stosuje się w praktyce klinicznej, jednak realizowany projekt wyróżnia użycie wyjątkowego związku chemicznego (pochodne bakteriochloryn), który zdaje się spełniać cechy „idealnego fotosensybilizatora", a tym samym ma umożliwić większą skuteczność terapii. Badania te są możliwe tylko dzięki ścisłej współpracy Zakładu Biofizyki WBBiB UJ z Wydziałem Chemii UJ. Jednym z podstawowych celów badawczych jest poznanie molekularnego mechanizmu odpowiedzi guza na terapię fotodynamiczną poprzez analizę szerokiej gamy białek aktywowanych leczeniem tuż po zakończeniu naświetlania. W efekcie, możliwa będzie szybka ocena skuteczności terapii, pozwalająca lepiej zaplanować dalsze etapy wychodzenia z choroby. Badania finansowane przez Narodowe Centrum Nauki trwać będą do 2017 roku.
Pierwsze wyniki
Wstępne analizy na poziomie komórkowym oraz na modelach zwierzęcych pozwoliły wykazać wysoką efektywność terapii fotodynamicznej z wykorzystaniem pochodnych bakteriochloryn w walce z nowotworami mysimi oraz ludzkimi rosnącymi u myszy z upośledzonym układem immunologicznym. Pobrano szereg próbek od zwierząt, które dobrze zareagowały na terapię oraz tych, u których okazała się ona bezowocna. „Dzięki temu możliwe będzie ustalenie odpowiednich >>progów<< dla biomarkerów tak, aby umożliwić odróżnienie terapii nieskutecznej od tej dobrze rokującej. W drugim etapie projektu będzie przeprowadzona próba optymalizacji terapii fotodynamicznej w oparciu o wybrane biomarkery (na modelach zwierzęcych raka płuca)" – informuje dr Krzykawska-Serda.
Terapia projektowana indywidualnie dla pacjentów stanowi obecnie jedną z najbardziej obiecujących dziedzin rozwoju medycyny. Niestety aktualnie stosowane metody indywidualizacji terapii są kosztowne i z tego względu możliwość ich powszechnego zastosowania jest ograniczona.
Proponowane przez naukowców rozwiązanie skupia się na wykorzystaniu w tym celu popularnych (a przez to tańszych) metod biologii molekularnej oraz dostępnego praktycznie w każdym szpitalu sprzętu (np. do badań USG). Dzięki uzyskanej wiedzy lekarz i pacjent otrzymają informację o tym, czy przeprowadzona terapia ma szanse doprowadzić do wyleczenia, czy też należy zastosować inne rozwiązanie. Zaoszczędzony zostanie bezcenny w walce z chorobą czas, ponieważ bez długiego oczekiwania na rozwój choroby będzie można rozpocząć najbardziej efektywną terapię, ograniczając tym samym ryzyko obciążenia pacjentów nieskutecznymi metodami leczenia.