Przerzuty stanowią główną przyczynę zgonów w przebiegu nowotworów, a obecnie stosowane metody leczenia często okazują się niewystarczające. Jednak najnowsze badania sugerują, że istnieje sposób na spowolnienie, a być może nawet zatrzymanie rozprzestrzeniania się komórek rakowych.
Przerzuty to skomplikowany proces, w którym rak rozprzestrzenia się w organizmie, atakując zdrowe tkanki, przenikając do węzłów chłonnych oraz do naczyń krwionośnych. Nowe badania wskazują na możliwości kontrolowania tego procesu poprzez hamowanie migracji komórek rakowych, co jest kluczowe w zapobieganiu przerzutom.
Migracja komórek nowotworowych jest możliwa dzięki zestawowi wypukłości, które umożliwiają im poruszanie się. Zespół naukowców, kierowany przez Mostafę El-Sayeda, profesora chemii i biochemii w Georgia Tech, zdołał skutecznie zablokować te wypustki przy pomocy specjalnej techniki.
Wyniki tych badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie.
Łamanie «nóg» komórek rakowych
Długie, cienkie wypustki, które pomagają komórkom rakowym w poruszaniu się, nazywane są filopodiami. Są one przedłużeniem «szerokich, przypominających arkusze» włókien znanych jako lamellipodia, które znajdują się na brzegach komórki.
Termin «-podia» (lub «-podium») pochodzi z greckiego, co oznacza «coś na stopę».
Zasadniczo, lamellipodia i filopodia są małymi «nogami», które umożliwiają zdrowym komórkom poruszanie się w tkance. Niestety, w komórkach nowotworowych te struktury są produkowane w nadmiarze.
Naukowcy wykorzystali tak zwane nanopręty, wykonane z nanocząsteczek złota, aby zablokować te drobne wypustki.
Dzięki nanotechnologii, naukowcy mogą zmniejszać rozmiar materiałów do nanoskali – czyli miliardowej części metra – co powoduje, że materiały te wykazują nowe właściwości chemiczne i fizyczne.
Prof. El-Sayed i jego zespół wprowadzili nanopręty w sposób lokalny. Nanopręty były pokryte cząsteczkami zwanymi peptydami RGD, co spowodowało, że przyłączyły się do specyficznego białka, znanego jako integryna.
«Ukierunkowane nanopręty związały integrynę i zablokowały jej funkcje, co uniemożliwiło dalsze kierowanie cytoszkieletem w celu nadprodukcji lamellipodii i filopodii» – wyjaśnia współautor badań, Yan Tang, asystent habilitowany w biologii obliczeniowej.
Cytoszkielet to struktura wspierająca komórki, odpowiedzialna za nadanie im kształtu, a także za formowanie wypustków filopodialnych.
Metoda może zabić komórki rakowe
Eksperymenty wykazały, że proste wiązanie nanopodów z integryną opóźnia migrację komórek rakowych.
Co istotne, ta metoda nie wpływa negatywnie na zdrowe komórki, co sprawia, że terapia ta może być znacznie mniej szkodliwa dla pacjentów poddawanych toksycznej chemioterapii.
«Istnieją pewne specyficzne integryny, które są nadprodukowane w komórkach rakowych» – tłumaczy Moustafa Ali, jeden z głównych autorów badania. «Nie znajdujesz ich w tak dużych ilościach w zdrowych komórkach.»
W kolejnym etapie eksperymentu, Prof. El-Sayed i jego zespół podgrzali nanocząstki złota przy pomocą lasera bliskiej podczerwieni. To skutecznie zatrzymało migrację złośliwych komórek.
«Światło nie zostało zaabsorbowane przez komórki, lecz złote nanopręty pochłonęły je, co doprowadziło do ich rozgrzania i częściowego stopienia komórek nowotworowych, z którymi były połączone, łącząc lamellipodie i filopodia» – mówi Moustafa Ali.
W tym eksperymencie nie wszystkie komórki rakowe zostały zniszczone, ponieważ uniemożliwiłoby to naukowcom ocenę skuteczności blokady migracji. Niemniej jednak, badacze twierdzą, że ta metoda może być dostosowana do zabijania złośliwych komórek.
Prof. El-Sayed i jego zespół wcześniej prowadzili podobne eksperymenty na myszach, gdzie zastosowali tę samą metodę. W poprzednich badaniach nie zaobserwowano toksyczności złota przez okres do 15 miesięcy po leczeniu.
Naukowcy mają nadzieję, że wkrótce będą mogli leczyć nowotwory głowy, szyi, piersi oraz skóry, stosując lokalne nanorurki w połączeniu z laserem o niskiej mocy w bliskiej podczerwieni.
Laser może docierać do złotych nanoprętów na głębokości od 4 do 5 centymetrów w tkance, a głębsze guzy można leczyć głębszymi wstrzyknięciami nanoprętów, podkreślają autorzy.
Nowe kierunki terapii onkologicznej
W ostatnich latach pojawiło się wiele obiecujących badań dotyczących terapii nowotworowych. Na przykład, badania wykazały, że niektóre naturalne substancje, takie jak kurkumina, ekstrakty z czerwonych winogron oraz jabłka, mogą wspierać procesy apoptozy w komórkach rakowych. Te związki wykazują potencjał w synergicznym działaniu z nowoczesnymi metodami leczenia, co może przynieść nowe nadzieje dla pacjentów.
Podsumowując, wyniki przedstawionych badań otwierają nowe możliwości w walce z przerzutami, a ich dalsze badania mogą zrewolucjonizować podejście do terapii onkologicznych. W miarę jak nauka posuwa się do przodu, możemy mieć nadzieję na bardziej skuteczne i mniej inwazyjne metody leczenia nowotworów.
