Może "zabijać" komórki raka jelit. Obiecujące badania przy udziale Polaków

Rak jelita grubego należy do najczęściej rozpoznawanych nowotworów w krajach wysokorozwiniętych. Choć medycyna dysponuje już wieloma skutecznymi terapiami, tradycyjne cytostatyki wciąż mają jedną poważną wadę: uszkadzają nie tylko guz, lecz także zdrowe tkanki, co przekłada się na szereg dotkliwych działań niepożądanych. Dlatego od lat poszukuje się sposobów, by wykorzystać przeciw nowotworom substancje pochodzenia roślinnego, które z natury są mniej toksyczne dla organizmu.

Jednym z takich związków jest kwas elagowy – polifenol obecny m.in. w granatach, truskawkach, orzechach i zielonej herbacie. W testach laboratoryjnych wielokrotnie wykazywał zdolność hamowania wzrostu różnych typów komórek nowotworowych. Problem polega na tym, że słabo rozpuszcza się w wodzie, słabo się wchłania i bardzo szybko jest usuwany z organizmu. Innymi słowy, ma obiecujące właściwości, ale trudno skutecznie dowieźć go do guza w odpowiednim stężeniu.

Autorzy pracy opublikowanej w czasopiśmie "Nanomaterials" postanowili sprawdzić, czy da się ten kłopot obejść dzięki nanotechnologii. Pytanie, które sobie zadali, brzmiało w gruncie rzeczy prosto: co się stanie, jeśli kwas elagowy odpowiednio "opakujemy"?

Rolę takiego opakowania powierzono mezoporowatym nanocząstkom krzemionki – materiału chemicznie spokrewnionego z piaskiem, ale przygotowanego w formie maleńkich cząstek o bardzo rozwiniętej, "gąbczastej" strukturze. W ich wnętrzu znajduje się sieć mikroskopijnych kanalików, do których można załadować lek niczym do magazynu.

Zanim jednak kwas elagowy trafił do środka, nanocząstki odpowiednio zmodyfikowano chemicznie, by lepiej wiązały się z cząsteczkami związku. Dopiero potem w pory krzemionki "wciśnięto" lek, tak że ostatecznie stanowił on około jednej czwartej masy otrzymanego proszku.

Wytworzenie oraz dokładna charakterystyka tych nanogąbek to w dużej mierze zasługa zespołu z Instytutu Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. Polscy badacze oceniali m.in. kształt i rozmiar cząstek pod mikroskopem elektronowym, mierzyli ich powierzchnię, stabilność termiczną i ilość załadowanego kwasu elagowego. Dopiero tak opisany materiał trafił do dalszych testów biologicznych na komórkach raka jelita grubego.

W kolejnym etapie naukowcy porównali trzy warianty:

• same "gołe" nanocząstki krzemionki,
• kwas elagowy w zwykłym roztworze,
• kwas elagowy zamknięty w nanocząstkach.

Preparaty testowano na dwóch standardowych liniach komórek raka jelita grubego (HCT-116 i HT-29), a jako kontrolę wykorzystano zdrowe komórki skóry (BJ-1). Wynik okazał się bardzo wyraźny: nanoforma kwasu elagowego "zabijała" komórki nowotworowe mniej więcej trzykrotnie skuteczniej niż sam związek podany w klasyczny sposób.

Skuteczność opisano za pomocą parametru IC50 – to takie stężenie substancji, przy którym ginie połowa komórek w próbce. Im niższa wartość, tym silniejsze działanie. Dla samego kwasu elagowego IC50 wynosiło około 187 i 300 µM (w zależności od linii komórkowej), natomiast po zamknięciu go w nanocząstkach wartości spadły do ok. 88 i 78 µM. To oznacza istotne wzmocnienie efektu cytotoksycznego bez zmiany samej cząsteczki leku – kluczowa była forma podania.

Badacze nie poprzestali na pomiarze śmiertelności komórek. Chcieli również zrozumieć, w jaki sposób nanoforma kwasu elagowego prowadzi do ich zniszczenia. Nasze komórki mają wbudowany mechanizm kontrolowanego samobójstwa, czyli apoptozy – jeśli uszkodzenia są zbyt poważne, uruchamiają program, który bezpiecznie je wyłącza z obiegu.

Analiza pokazała, że to właśnie ten szlak jest częściej aktywowany, gdy komórki nowotworowe potraktuje się kwasem elagowym transportowanym w nanogąbkach. Wzrasta aktywność białek typowo związanych z apoptozą, a jednocześnie słabnie działanie białek ochronnych, które normalnie pomagają komórce przetrwać. Dodatkowo obniża się poziom niektórych receptorów na powierzchni komórek raka, odpowiedzialnych za odbieranie sygnałów sprzyjających rozrostowi guza.

Co istotne, w zdrowych komórkach skóry zmiany te były zdecydowanie słabiej zaznaczone. To sugeruje, że nowa formulacja leku lepiej "rozpoznaje" komórki nowotworowe i mocniej uderza właśnie w nie, oszczędzając tkanki prawidłowe.

Wszystkie opisane doświadczenia przeprowadzono in vitro, czyli w naczyniach laboratoryjnych, poza organizmem człowieka. To ważne zastrzeżenie: droga od takich wyników do gotowego leku jest bardzo długa i obejmuje kolejne etapy – od badań na zwierzętach po wieloetapowe próby kliniczne z udziałem pacjentów.

Mimo to praca opublikowana w "Nanomaterials" jest wartościową wskazówką dla przyszłych terapii nowotworów. Pokazuje, że inteligentne połączenie nanotechnologii z naturalnymi związkami może wyraźnie wzmocnić działanie znanych substancji i jednocześnie ograniczać uszkodzenia zdrowych tkanek. Jeżeli podobny efekt uda się potwierdzić w modelach zwierzęcych, a w dalszej perspektywie – w badaniach klinicznych, nanogąbki z krzemionki mogą stać się jednym z narzędzi w bardziej precyzyjnej, celowanej terapii raka jelita grubego.

Marta Słupska, dziennikarka Wirtualnej Polski

Źródło: PAP