Bezpieczniejsza i skuteczniejsza radioterapia

Polscy naukowcy projektują związki radiouczulające, które uszkadzają DNA komórek nowotworowych i blokują mechanizm jego naprawy. Jak mówi dr Magdalena Zdrowowicz-Żamojć, działają one na zasadzie konia trojańskiego, który niszczy guza od środka.

Radioterapia jest jedną z trzech (obok chemioterapii i chirurgii) metod walki z nowotworami. Jej minusem jest jednak to, że użyte w trakcie terapii promieniowanie jonizujące niszczy nie tylko komórki nowotworowe, ale i zdrową tkankę. Stosowana we współczesnej onkologii radioterapia frakcyjna (dawkę promieniowania dzieli się na mniejsze „porcje”) oraz celowana (wiązki promieniowania kieruje się precyzyjnie na chore tkanki) pomogły co prawda zredukować największe skutki uboczne terapii, ale do dziś nie udało się ich wyeliminować. I właśnie nad zwiększeniem ochrony przed promieniowaniem radiologicznym pracuje dr Magdalena Zdrowowicz-Żamojć, chemiczka z Uniwersytetu Gdańskiego. Jej zespół badawczy składający się z chemików teoretyków oraz z eksperymentatorów skoncentrował się na szukaniu rozwiązań od strony molekularnej i biochemicznej.

Radiosensybilatory pozwolą obniżyć dawkę promieniowania
– Uważamy, że radioterapia może być bezpieczniejsza i skuteczniejsza. Szukamy radiosensybilatorów, które uwrażliwią komórki nowotworowe na działanie promieniowania jonizującego. W związku z zastosowaniem tych związków możliwe byłoby obniżenie dawki promieniowania do takiej wartości, która byłaby dużo bezpieczniejsza dla pacjenta i skuteczniejsza. Może nawet udałoby się przezwyciężyć zjawisko radiooporności niektórych guzów nowotworowych – zauważa dr Zdrowowicz-Żamojć.

Wzorem do podjęcia pracy były badania prowadzone z wykorzystaniem 5-bromo-2'-deoksyurydyny (BrdU), której właściwości radiouczulające bada się od wielu lat.

– Rozglądaliśmy się za nowymi związkami, które mogłyby działać na takiej samej zasadzie jak bromodeoksyurydyna. Najpierw zbadaliśmy mechanizm tego działania i wiemy, że to jest kwestia przyłączenia elektronu – wiemy, jakie wiązania pękają przy jego przyłączaniu. W związku z tym projektujemy analogi, które będą się zachowywały tak samo na poziomie molekularnym. To zupełnie nowe związki – przez nas zaprojektowane i od podstaw badane – tłumaczy dr Zdrowowicz-Żamojć.

Jednocześnie badaczka przyznaje, że zastosowanie radiosensybilatorów w praktyce klinicznej jest bardzo trudne. Jedną z największych trudności jest znalezienie sposobu na zamknięcie leku w tzw. nośniku, który pomoże dostarczyć go w wybrane miejsce.

– Jest wiele kwestii ograniczających. Badania kliniczne są trudne i długo trwają. Po drodze pojawiają się też inne przeszkody i pytania, np. jak spowodować, żeby te związki dotarły selektywnie do guza (czyli terapia celowana). Związki te ulegają szybkiemu metabolizmowi w wątrobie, więc być może trzeba zastosować odpowiednie strategie dostarczania leku, wykorzystując różne cechy komórek nowotworowych. Planujemy badania w tym zakresie – opisuje badaczka.

Radiouczulacze uszkadzają DNA komórek nowotworowych
– Często porównuję zastosowanie naszych radiouczulaczy z koniem trojańskim – czyli wprowadzamy związek, który jest teoretycznie obojętny, nie jest cytotoksyczny, ulega podstępnie wbudowaniu do DNA. Natomiast po zadziałaniu promieniowaniem jonizującym spowoduje wiele uszkodzeń DNA, prowadzących do śmierci komórek nowotworowych. Związki, które projektujemy i badamy, to modyfikowane nukleozydy – analogi naturalnych składników budulcowych DNA. Celem radioterapii jest właśnie cząsteczka DNA. Komórka składa się z wielu składników, natomiast to DNA jest centrum dowodzenia i zniszczenie biomolekuły spowoduje zniszczenie i śmierć komórki. Czyli celem jest wywołanie jak największej liczby uszkodzeń DNA, które w konsekwencji do tego doprowadzą – tumaczy ekspertka.

Mamy różne modele, które pomagają nam stwierdzić, że dany związek posiada pewne cechy, które czynią go obiecującym potencjalnym radiouczulaczem. Jeśli dany związek przejdzie testy komputerowe, przystępujemy do syntezy i badań eksperymentalnych zarówno na poziomie molekularnym, jak i komórkowym. Wszystkie te badania prowadzi nasz interdyscyplinarny zespół badawczy – precyzuje badaczka.

Związki chemiczne projektowane są komputerowo, a testowane z wykorzystaniem hodowli komórkowych. Naukowcy sprawdzają ich mechanizm działania – ustalają, w jaki sposób związki te powodują śmierć komórek pod wpływem promieniowania. Autorskim pomysłem Magdaleny Zdrowowicz-Żamojć było znalezienie związku, który oprócz uszkodzeń DNA będzie także blokował mechanizm naprawy uszkodzonego DNA.

– Komórki nowotworowe są bardzo sprytne. Mają świetne i nadaktywne mechanizmy naprawcze, które niwelują radiouszkodzenia, powstałe na skutek zastosowania promieniowania jonizującego. Robią to dużo lepiej niż komórki zdrowe – wyjaśnia dr Magdalena Zdrowowicz-Żamojć.

Kilka rozwiązań i zastosowań proponowanych przez jej zespół zyskało już ochronę patentową.

– Staramy się też pozyskać środki na stworzenie i kompleksowe wyposażenie wyspecjalizowanego laboratorium umożliwiającego przetestowanie badanych związków na zwierzętach – zapowiada chemiczka.

Dr Magdalena Zdrowowicz-Żamojć jest laureatką konkursu L'Oréal-UNESCO dla Kobiet i Nauki 2023.