Vėžys iš vieno organo į kitą gali plisti nematomais „burbuliukais“. Geriau supratus šiuos mikroskopinius „pasiuntinius“, atsiveria galimybė iš esmės pakeisti kovą su metastazėmis.
Mūsų komandos tikslas Elektronikos inžinerijos katedroje École de technologie supérieure (ÉTS) – užkirsti kelią vėžio išplitimui po visą organizmą.
Kartu su profesore Julia Burnier ir McGill universiteto sveikatos centro mokslininkais biologais siekiame suprasti, kaip pirminiai navikai tampa metastazėmis – kitaip tariant, kaip vėžinės ląstelės įsiskverbia į kitus organus.
Jau maždaug aštuonerius metus mūsų komanda tiria lipidines nanodaleles – vos apie 100 nanometrų dydžio, plika akimi nematomas daleles. Pirmiausia siekiame perprasti metastazių „maršrutą“, o tuomet – rasti būdų, kaip šį kelią panaudoti vaistams suleisti ir tiksliai nukreipti į naviką.
Lipidiniai nanoobjektai, tokie kaip liposomos, nuo įprastų vėžio gydymo metodų skiriasi tuo, kad gali pristatyti vaistą tiesiai į naviko ląsteles. Tai didina gydymo veiksmingumą ir mažina toksinį poveikį, palyginti su tradicine chemoterapija.
Tyrimai rodo, kad liposomos gali veiksmingiau taikytis į navikus ir sukelti mažiau šalutinių poveikių. Kiti darbai atskleidė, jog tokios nanomedžiagos gerina vaistų prasiskverbimą į audinius ir didina gydymo specifiškumą, ypač metastazių atvejais.
Šie rezultatai patvirtina, kad nanomedžiagos gali padaryti vėžio gydymą tikslingesnį, veiksmingesnį ir pacientams lengviau toleruojamą.
Mažytės dalelės, atsakingos už vėžio plitimą
Kiekviena mūsų organizmo ląstelė – tiek sveika, tiek vėžinė – išskiria smulkias daleles, vadinamas ekstraląstelinėmis pūslelėmis. Šie maži burbuliukai, sudaryti iš lipidų ir baltymų, taip pat perneša genetinę informaciją.
Kai vėžinė ląstelė išleidžia pūsleles į kraują, o šios pasiekia sveiką ląstelę, jos gali pakeisti jos veiklą ir paskatinti pakitimus, susijusius su piktybiškumu. Taip vėžys gali plisti į kitus organus, pavyzdžiui, kepenis. Būtent toks mechanizmas siejamas su metastazių formavimusi.
Problema ta, kad natūralias ekstraląstelines pūsleles išskirti ir tirti yra sudėtinga bei užima daug laiko. Norėdama paspartinti tyrimus, mūsų komanda kuria dirbtines jų kopijas – liposomas – naudodama mažus įrenginius, vadinamus mikromaišytuvais.
Maišydami skirtingus tirpalus – lipidus, baltymus, vandenį ir etanolį – sukuriame daleles, panašias į natūralias pūsleles. Tuomet aiškinamės, kokie lipidai ir baltymai sudaro ekstraląstelines pūsleles, kad galėtume kuo tiksliau atkurti jų savybes liposomose.
Vėliau šias liposomas suleidžiame į kepenų vėžio ląsteles ir stebime jų reakciją. Kuo daugiau ląstelės šių dalelių „įsisavina“, tuo labiau tai patvirtina, kad mūsų sukurtos kopijos yra artimos natūralioms pūslelėms.
Tipinio eksperimento metu liposomos gaminamos taip, kad jų dydis ir elektrinis krūvis kuo labiau atitiktų ekstraląstelinių pūslelių parametrus. Be to, jos pažymimos fluorescenciniu žymekliu, kad būtų matomos.
Tada liposomos inkubuojamos su laboratorijoje auginamomis vėžio ląstelėmis. Taip galime realiu laiku, netrikdydami ląstelių, filmuoti ir matuoti, kaip ir kokiu greičiu liposomos yra įsisavinamos bei kaip jos pasiskirsto vėžinėse ląstelėse.
Mūsų rezultatai rodo: kuo labiau liposomos dydžiu ir krūviu primena natūralias pūsleles, tuo efektyviau jos yra absorbuojamos. Tai padeda nustatyti, kaip dalelių cheminė ir fizikinė sudėtis lemia jų pasisavinimą ląstelėse ir galimą vaidmenį naviko vystymesi.
Liposomų elgsenos stebėjimas
Mūsų tikslas – suprasti, kaip ekstraląstelinės pūslelės patenka į kepenų ląsteles ir taip prisideda prie metastazių susidarymo. Pagrindinis iššūkis – užtikrinti, kad liposomos kuo tiksliau imituotų natūralias pūsleles.
Šiuo metu baltymų „įkapsuliavimo“ į liposomas efektyvumas siekia apie 50 procentų. Siekiame jį padidinti iki 90 procentų. Tikimės, kad tai leis išsamiau paaiškinti metastazių formavimosi procesą ir padės rasti būdų jam blokuoti. Patobulinę metodiką planuojame pradėti bandymus su žiurkėmis.
Ilgalaikėje perspektyvoje ši veikla gali reikšmingai pakeisti daugelio pacientų gydymą – padėti užkirsti kelią metastazėms ir padidinti išgyvenamumą. Mūsų siekis – suprasti metastazes ir jas sustabdyti.
Link naujų gydymo būdų
Mūsų komanda siekia ne tik išsiaiškinti biologinius mechanizmus, bet ir kurti naujus ginklus prieš vėžį. Pagrindinė idėja – panaudoti liposomas kaip mažytes „transporto kapsules“, kurios vaistus pristatytų tiesiai į vėžines ląsteles.
Liposomų skersmuo gali skirtis priklausomai nuo to, kurį organą ar naviko tipą ketinama gydyti, todėl ypač svarbu tiksliai nustatyti ir suprasti jų savybes.
Pavyzdžiui, šiuo metu tiriamas ciberžolės veikliosios medžiagos kurkumino įkapsuliavimas į liposomas, nes kurkuminas laikomas turinčiu priešvėžinių savybių. Mūsų komanda taip pat analizuoja, kaip vėžinės ląstelės reaguoja į tokiu būdu pateiktą kurkuminą.
Manoma, kad kurkuminas gali prisidėti prie kovos su vėžiu lėtindamas navikinių ląstelių augimą ir skatindamas jų pašalinimą organizmo gynybinėmis sistemomis.
Daugelis tyrimų patvirtino jo priešuždegiminį ir antioksidacinį poveikį, kuris gali padėti sustiprinti gydymo veiksmingumą. Įkapsuliuodami kurkuminą į liposomas, siekiame pagerinti jo gebėjimą pasiekti pažeistas ląsteles ir tiksliau jas paveikti.
Atrakinti vėžio plitimo paslaptį
Be kurkumino, yra ir kitų medžiagų, jau naudojamų vėžio terapijoje liposomų pavidalu. Pavyzdžiui, liposominė paklitakselio forma gali pagerinti vaisto pristatymą į naviką ir jo toleravimą.
Taip pat plėtojamos inovatyvios strategijos, kai liposomos naudojamos pernešti mažus DNR fragmentus ar antikūnus. Tokie „pasiuntiniai“ gali padėti organizmui geriau atpažinti ir sunaikinti pakitusias ląsteles.
Šie metodai patvirtinti daugelyje mokslinių tyrimų ir taikomi kai kuriuose vėžio gydymo protokoluose. Kasmet žengiami nauji žingsniai, siekiant didesnio veiksmingumo ir saugumo.
Naudodama liposomas kaip natūralių, iš vėžinių ląstelių kylančių pūslelių imitacijas, mūsų komanda tikisi geriau perprasti vėžio plitimo dėsningumus ir sukurti veiksmingus būdus šiam procesui blokuoti. Šie tyrimai atveria kelią tikslesniems gydymo metodams, galintiems užkirsti kelią metastazėms ir pagerinti pacientų išgyvenamumą.
