Vėžys iš vieno organo į kitą plinta nematomais burbuliukais. Geriau supratus šiuos mikroskopinius „pasiuntinius“, galima 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 prof. Julia Burnier ir McGill universiteto sveikatos centro mokslininkais biologais siekiame suprasti, kaip pirminiai navikai virsta metastazėmis, kitaip tariant, kaip vėžinės ląstelės įsiskverbia į kitus organus.
Jau maždaug aštuonerius metus mano komanda tiria lipidines nanodaleles – daleles, kurių dydis tesiekia apie 100 nanometrų ir kurios plika akimi nematomos. Pirmasis mūsų uždavinys – suprasti metastazių kelią, o tuomet ieškoti būdų, kaip šį kelią panaudoti vaistams suleisti ir tiksliai nukreipti į naviką.
Lipidiniai nanoobjektai, tokie kaip liposomos, nuo įprastinių vėžio gydymo metodų skiriasi tuo, kad vaistą pristato tiesiai į naviko ląsteles. Tai padidina gydymo veiksmingumą ir sumažina toksinį poveikį, palyginti su tradicine chemoterapija.
Moksliniai tyrimai rodo, kad liposomos veiksmingiau taikosi į navikus ir sukelia mažiau šalutinių poveikių. Kiti darbai patvirtina, kad tokios nanomedžiagos pagerina vaistų prasiskverbimą į audinius ir gydymo specifiškumą, ypač metastazių atveju.
Šie rezultatai leidžia teigti, kad nanomedžiagos gali padaryti vėžio gydymą tikslingesnį, veiksmingesnį ir geriau 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, neša ir genetinę informaciją.
Kai vėžinė ląstelė išleidžia savo pūsleles į kraują, o šios pasiekia sveiką ląstelę, jos gali pakeisti jos genetinę informaciją ir paversti ją vėžine. Taip vėžys išplinta į kitus organus, pavyzdžiui, kepenis. Šis mechanizmas ir yra metastazių esmė.
Problema ta, kad natūralias ekstraląstelines pūsleles išskirti ir tirti yra labai sudėtinga ir užtrunka ilgai. Siekdama 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. Toliau tenka išsiaiškinti, kokie lipidai ir baltymai sudaro ekstraląstelines pūsleles, kad galėtume kuo tiksliau atkurti jų savybes liposomose.
Tuomet šias liposomas suleidžiame į kepenų vėžio ląsteles ir stebime, kaip jos reaguoja. Kuo daugiau ląstelės šių dalelių „sugeria“, tuo labiau tai patvirtina, kad mūsų sukurtos kopijos yra artimos realioms pūslelėms.
Tipinio eksperimento metu liposomos gaminamos tiksliai sureguliavus jų dydį ir elektrinį krūvį taip, kad jie atitiktų ekstraląstelinių pūslelių parametrus. Be to, jos pažymimos fluorescuojančiu žymekliu, kad būtų matomos.
Tokios liposomos inkubuojamos su mūsų laboratorijoje auginamomis vėžio ląstelėmis. Taip galime realiu laiku, netrikdydami ląstelių, filmuoti ir matuoti, kaip ir kokiu greičiu liposomos yra įsisavinamos ir „išreiškiamos“ vėžinėse ląstelėse.
Mūsų tyrimų rezultatai rodo, kad kuo labiau liposomos dydžiu ir krūviu primena natūralias pūsleles, tuo efektyviau jos yra absorbuojamos. Tai leidžia 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 pernešamos į kepenų ląsteles ir taip suformuoja metastazes. Pagrindinis iššūkis – užtikrinti, kad liposomos iš tiesų kuo tiksliau imituotų šias natūralias pūsleles.
Šiuo metu baltymų „įkapsuliavimo“ į liposomas efektyvumas siekia apie 50 procentų. Siekiame jį padidinti iki 90 procentų. Tikimės, kad tai leis išsamiai paaiškinti metastazių formavimosi procesą ir rasti būdus jam blokuoti. Patobulinę metodiką pradėsime bandymus su žiurkėmis.
Ilgalaikėje perspektyvoje ši veikla gali iš esmės pakeisti daugelio pacientų gydymą – užkirsti kelią metastazių formavimuisi ir padidinti išgyvenamumą. Mūsų tikslas – suprasti ir sustabdyti metastazes.
Link naujų gydymo būdų
Mūsų komanda ne tik siekia suprasti mechanizmus, bet ir kuria naujus ginklus prieš vėžį. Idėja – panaudoti liposomas kaip mažytes „transporto kapsules“, kurios vaistus pristatytų tiesiai į vėžines ląsteles.
Liposomų skersmuo skiriasi priklausomai nuo to, kurį vėžinį organą ketinama gydyti, todėl labai svarbu tiksliai nustatyti ir suprasti jų savybes.
Pavyzdžiui, šiuo metu tiriamas ciberžolės įkapsuliavimas į liposomas, nes jos veiklioji medžiaga kurkuminas laikoma turinčia priešvėžinių savybių. Mūsų komanda taip pat tiria, kaip vėžinės ląstelės reaguoja į tokiu būdu pateiktą ciberžolę.
Manoma, kad kurkuminas padeda kovoti su vėžiu lėtindamas navikinių ląstelių augimą ir skatindamas jų sunaikinimą organizmo gynybinėmis sistemomis.
Daugelis tyrimų patvirtino jo priešuždegiminį ir antioksidacinį poveikį, galintį sustiprinti vėžio gydymo veiksmingumą. Įkapsuliuodami ciberžolę į liposomas, pageriname jos gebėjimą pasiekti ir tiksliai paveikti pažeistas ląsteles.
Atrakinti vėžio plitimo paslaptį
Be kurkumino, yra ir kitų medžiagų, jau naudojamų vėžio terapijoje liposomų pavidalu. Pavyzdžiui, liposominė paklitakselio forma pagerina vaisto pristatymą į naviką ir jo toleravimą.
Plėtojamos ir inovatyvios strategijos, kai liposomos naudojamos pernešti mažus DNR fragmentus ar antikūnus, veikiančius kaip pasiuntiniai ir padedančius organizmui geriau atpažinti bei sunaikinti pakitusias ląsteles.
Šie metodai jau patvirtinti daugelyje mokslinių tyrimų ir naudojami tam tikruose vėžio gydymo protokoluose, o kasmet daromi nauji žingsniai siekiant padidinti jų veiksmingumą ir saugumą.
Naudodama liposomas kaip organizmo natūralių, iš vėžinių ląstelių kylančių pūslelių imitacijas, mūsų komanda tikisi atskleisti vėžio plitimo paslaptį ir sukurti veiksmingus būdus šiam procesui blokuoti. Šie tyrimai atveria kelią tikslesniems gydymo metodams, galintiems užkirsti kelią metastazėms ir pagerinti pacientų išgyvenamumą.
