Vahé Nerguizian: Apró buborékok segítik a rák új szervekbe való terjedését
A rák láthatatlan buborékok segítségével terjed egyik szervből a másikba. E mikroszkopikus hírvivők megértése megváltoztathatja az áttétek elleni küzdelmet. A rák testben való terjedésének megakadályozása az École de technologie supérieure (ÉTS) villamosmérnöki tanszékének csapatának célja. Julia Burnier professzorral és a McGill University Health Centre Kutatóintézet biológus szakértőivel együttműködve azon dolgozunk, hogy megértsük, hogyan alakulnak a rákos daganatok áttétekké, vagyis hogyan terjednek át más szervekre.
Körülbelül nyolc éve csapatom a lipid nanorészecskéket tanulmányozza, amelyek alig 100 nanométer nagyságúak és szabad szemmel nem láthatók. Első feladatunk az áttétképződés megértése. Ezután megpróbáljuk meghatározni a gyógyszerek szervezetbe juttatásának különböző módjait.
A lipid nanorészecskék, például a liposzómák, eltérnek a hagyományos rákkezelési módszerektől, mert a gyógyszereket közvetlenül a tumorsejtekhez juttatják. Ez növeli hatékonyságukat és csökkenti toxicitásukat a hagyományos kemoterápiához képest.
A terjedésért felelős apró részecskék
Testünk minden sejtje, legyen az egészséges vagy rákos, apró részecskéket, úgynevezett extracelluláris vezikulákat bocsát ki. Ezek a lipidekből és fehérjékből álló apró buborékok genetikai információt is hordoznak. Amikor egy rákos sejt vezikuláit a véráramba bocsátja, és azok átjutnak egy egészséges sejtbe, megváltoztathatják annak DNS-ét, és rákos sejtté alakíthatják. Így terjed a rák más szervekre, például a májra. Ez a mechanizmus az áttétképződés alapja.
A probléma az, hogy ezeknek a természetes vezikuláknak a kivonása és tanulmányozása hosszú és nehéz folyamat. A kutatás felgyorsítása érdekében a csapatom mikromixereknek nevezett kis eszközökkel mesterséges másolatokat, liposzómákat állít elő.
Különböző oldatok – lipidek, fehérjék, víz és etanol – keverésével kutatócsoportunk olyan részecskéket hoz létre, amelyek hasonlítanak a természetes vezikulákra. A kihívás az, hogy megértsük, mely lipidek és fehérjék vannak az extracelluláris vezikulákban, hogy liposzómákat tudjunk előállítani.
Ezeket a liposzómákat aztán beinjektáljuk a májrákos sejtekbe, hogy megnézzük, hogyan reagálnak. Minél többet tartanak meg a sejtek ezekből a részecskékből, annál inkább igazolja, hogy a modellünk jól utánozza a valóságot.
Egy tipikus kísérletben a liposzómákat pontos paraméterekkel állítják elő, hogy reprodukálják az extracelluláris vezikulák méretét és töltését. Fluoreszkáló jelölővel festve láthatóvá is teszik őket.
Ezeket a liposzómákat aztán a laboratóriumunkban tenyésztett rákos sejtekkel inkubálják. Ez lehetővé teszi, hogy valós időben, a sejteket nem zavarva, lefilmezzék és megmérjék, hogyan és milyen sebességgel szívják fel és fejezik ki a liposzómákat a rákos sejtek.
Eredményeink azt mutatják, hogy minél jobban hasonlítanak a liposzómák méretükben és töltésükben a természetes vezikulákhoz, annál hatékonyabban szívódnak fel. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy megfigyeljük, hogyan befolyásolja kémiai és fizikai összetételük a sejtek általi felszívódásukat és lehetséges szerepüket a tumorok kialakulásában.
A liposzómák viselkedésének megfigyelése
Célunk megérteni, hogyan jutnak el ezek az extracelluláris vezikulák a májsejtekbe, hogy ott áttéteket hozzanak létre. A fő kihívás annak biztosítása, hogy ezek a liposzómák valóban utánozzák az extracelluláris vezikulákat.
Jelenleg 50 százalékos hatékonysági arányt érünk el a fehérjék kapszulázásában. Célunk, hogy ezt 90 százalékra növeljük. Reméljük, hogy ez lehetővé teszi számunkra, hogy megmagyarázzuk, hogyan alakulnak ki az áttétek, hogy megakadályozhassuk őket. Miután a technikát tökéletesítettük, csapatunk patkányokon fogja elvégezni a teszteket.
Hosszú távon ez a munka sok beteg számára jelenthet fordulópontot, mivel megakadályozza az áttétek kialakulását és növeli a túlélés esélyét.
Új kezelési módszerek felé
Csapatunk nemcsak a folyamat megértésére törekszik, hanem új fegyverek kifejlesztésére is a rák ellen. Az elképzelés az, hogy ezeket a liposzómákat apró transzferként használjuk, amelyek a gyógyszereket közvetlenül a rákos sejtekhez szállítják.
A liposzómák átmérője a kezelendő rákos szervtől függően eltérő. Ezért nagyon fontos, hogy megfelelően jellemezzük és megértsük ezeknek a liposzómáknak a tulajdonságait.
Például a kutatók jelenleg a kurkuma kapszulázását tesztelik, amelynek rákellenes tulajdonságait már tanulmányozták. Csapatunk ugyanezt teszi, hogy megfigyelje, hogyan reagálnak a rákos sejtek ezekre a liposzómákra. Úgy gondoljuk, hogy a kurkuma, pontosabban az abban található kurkumin segít a rák elleni küzdelemben, mivel lassítja a tumorsejtek növekedését és elősegíti azok elpusztítását a szervezetben.
Számos tanulmány megerősítette gyulladáscsökkentő és antioxidáns tulajdonságait, ami fokozhatja a rákkezelések hatását. A kurkuma liposzómákba való kapszulázásával javítjuk annak képességét, hogy elérje és megcélozza a beteg sejteket.
A rákterjedés titkának feltárása
E mellett más molekulákat, például a paklitaxelt is már liposzómás formában használnak a rákkezelésekben. A kapszulázott paklitaxel javítja a gyógyszer célbajuttatását és tolerálhatóságát.
Vannak olyan innovatív stratégiák is, amelyek liposzómákat használnak kis DNS-darabok vagy antitestek szállítására, amelyek hírvivőként működnek, és segítenek a szervezetnek jobban felismerni és leküzdeni a beteg sejteket.
Ezeket a megközelítéseket több tudományos tanulmány is igazolta, és egyes rákkezelésekben már alkalmazzák is őket, évről évre új fejlesztésekkel javítva hatékonyságukat és biztonságosságukat.
Csapatunk reméli, hogy a rákos sejtekből származó természetes vezikulákat másoló liposzómák felhasználásával, amelyek, megfejti a rák terjedésének titkát, és hatékony módszereket talál annak megakadályozására. Kutatásunk utat nyit a célzottabb kezeléseknek, amelyek megakadályozhatják a metasztázisokat és javíthatják a betegek túlélési arányát.