Prof. Marek Godlewski: Nanocząsteczki mogą znaleźć zastosowanie w onkologii
Autor: Marta Koblańska
Data: 23.01.2019
Źródło: Marta Koblańska
- Opracowane nanocząsteczki o właściwościach fluorescencyjnych mogą być zastosowane zarówno w diagnostyce, jak i leczeniu nowotworów. Dzięki przenikaniu przez błonę komórkową precyzyjnie wskazują lokalizację zmian rakowych, a ze względu na właściwości wchłaniania mogą w określonych sytuacjach być nośnikiem leków - mówi prof. Marek Godlewski z Instytutu Fizyki PAN.
Zespół pod kierunkiem pana profesora opracował nanocząsteczki przydatne w diagnostyce i leczeniu nowotworów. Na czym polega ta innowacja?
- Zaprojektowane przez mój zespół nanocząsteczki o właściwościach fluorescencyjnych mają zdolność przenikania do komórek nowotworowych. Dzieje się tak między innymi dlatego, że ułatwiają to cechy tych komórek a w szczególności błona komórkowa, przez którą nanocząsteczki mogą wniknąć do samej komórki rakowej. Nowotwór nie ma mechanizmu umożliwiającego usunięcia nanocząsteczki z wnętrza komórki. Ta cecha warunkuje możliwość właśnie wykrycia nowotworu. Jedna z metod polega na oznaczeniu przy pobudzaniu światłem komórek rakowych - świecą wprowadzone do nich nanocząstki. To ma znaczenie na przykład przy operowaniu raka płuca. Dylematem lekarza jest to jaki margines zdrowej tkanki powinien wyciąć wraz z guzem. Ostrożność nakazuje mu wycięcie zazwyczaj znacznie więcej zdrowiej tkanki niż potrzeba. Nanocząsteczki dzięki właściwościom fluorescencyjnym umożliwiają precyzyjną lokalizację oraz objętość guza. Nie osiągnie się tego stosując biopsję, ponieważ decyzje trzeba podejmować szybko, a biopsja wymaga czasu. Tym samym więc wnikające do komórek rakowych nanocząsteczki określają pole operacji.
Kolejną opcją zastosowania nanocząsteczek jest badanie rezonansu magnetycznego (MRI), dzięki któremu możliwe staje się wykrycie raka w obrazie uzyskiwanym podczas diagnostyki. Jak sprawić, aby było to możliwe? Nanocząsteczki muszą wniknąć do organizmu. Najlepiej doustnie. Wtedy krążą we krwi a ich właściwości powodują, że w pewnym sensie znajdują komórki nowotworowe i przenikają przez ich błonę, o czym wspomniałem wcześniej. Czyli w pewnym sensie działają na zasadzie kontrastu.
W jakich typach nowotworów nanocząsteczki znajdują zastosowanie?
- Istnieje około sto typów raka. Swoją pracę sprawdziliśmy na kilku z nich. Do nich należy wspomniany nowotwór płuca, również rak trzustki oraz chłoniaki jak również nowotwory mózgu. W tych rodzajach raka nanocząsteczki się sprawdzają, czyli mają właściwości takie, aby wniknąć do komórek rakowych. Oczywiście nanocząsteczki nie leczą, a tylko pozwalają na wykrycie zmian nowotworowych. Dlatego tak ważne jest, aby nie dawać chorym złudnej nadziei, że wszystko stało się możliwe.
Co w takim razie mogą nanocząsteczki w terapii?
- Nowym kierunkiem jest właśnie możliwość wnikania w tkanki i przez to oferowanie szansy terapeutycznej. Nanocząsteczka nasycona lekarstwem wnika w chorą tkankę, gdzie lek się uwalnia. To tzw. leczenie celowane. Nasz sukces polega na tym, że udało się stworzyć takie nanocząsteczki, które się właśnie wchłaniają w obszarze zmian chorobowych. W przypadku zdrowych tkanek powinny być one usuwane. Nie jest to proste, ale dobrym przykładem ich zastosowania jest wątroba, w której najpierw nanocząsteczki się wchłaniają, a potem zostają z niej wydalone. Podobnie udaje się to z mózgiem.
Na razie prowadzicie państwo badania na zwierzętach. Kiedy można spodziewać się badań nad nanocząsteczkami przeprowadzanych z udziałem ludzi?
- Nie jest to proste. Wymagane są bardzo drogie i długotrwałe badania. Onkolodzy mają swoje określone procedury, których się sztywno trzymają, bo takie są przepisy. W razie odstępstwa mogą narazić się na oskarżenie, że zostało zastosowane nie to co trzeba. Dlatego lekarze obawiają się jakiejkolwiek zmiany. Nasze badania z udziałem ludzi wymagają również środków. Wydaje się więc, że szybciej zostaną przeprowadzone poza Polską, najpewniej na przykład w Niemczech lub na Ukrainie.
- Zaprojektowane przez mój zespół nanocząsteczki o właściwościach fluorescencyjnych mają zdolność przenikania do komórek nowotworowych. Dzieje się tak między innymi dlatego, że ułatwiają to cechy tych komórek a w szczególności błona komórkowa, przez którą nanocząsteczki mogą wniknąć do samej komórki rakowej. Nowotwór nie ma mechanizmu umożliwiającego usunięcia nanocząsteczki z wnętrza komórki. Ta cecha warunkuje możliwość właśnie wykrycia nowotworu. Jedna z metod polega na oznaczeniu przy pobudzaniu światłem komórek rakowych - świecą wprowadzone do nich nanocząstki. To ma znaczenie na przykład przy operowaniu raka płuca. Dylematem lekarza jest to jaki margines zdrowej tkanki powinien wyciąć wraz z guzem. Ostrożność nakazuje mu wycięcie zazwyczaj znacznie więcej zdrowiej tkanki niż potrzeba. Nanocząsteczki dzięki właściwościom fluorescencyjnym umożliwiają precyzyjną lokalizację oraz objętość guza. Nie osiągnie się tego stosując biopsję, ponieważ decyzje trzeba podejmować szybko, a biopsja wymaga czasu. Tym samym więc wnikające do komórek rakowych nanocząsteczki określają pole operacji.
Kolejną opcją zastosowania nanocząsteczek jest badanie rezonansu magnetycznego (MRI), dzięki któremu możliwe staje się wykrycie raka w obrazie uzyskiwanym podczas diagnostyki. Jak sprawić, aby było to możliwe? Nanocząsteczki muszą wniknąć do organizmu. Najlepiej doustnie. Wtedy krążą we krwi a ich właściwości powodują, że w pewnym sensie znajdują komórki nowotworowe i przenikają przez ich błonę, o czym wspomniałem wcześniej. Czyli w pewnym sensie działają na zasadzie kontrastu.
W jakich typach nowotworów nanocząsteczki znajdują zastosowanie?
- Istnieje około sto typów raka. Swoją pracę sprawdziliśmy na kilku z nich. Do nich należy wspomniany nowotwór płuca, również rak trzustki oraz chłoniaki jak również nowotwory mózgu. W tych rodzajach raka nanocząsteczki się sprawdzają, czyli mają właściwości takie, aby wniknąć do komórek rakowych. Oczywiście nanocząsteczki nie leczą, a tylko pozwalają na wykrycie zmian nowotworowych. Dlatego tak ważne jest, aby nie dawać chorym złudnej nadziei, że wszystko stało się możliwe.
Co w takim razie mogą nanocząsteczki w terapii?
- Nowym kierunkiem jest właśnie możliwość wnikania w tkanki i przez to oferowanie szansy terapeutycznej. Nanocząsteczka nasycona lekarstwem wnika w chorą tkankę, gdzie lek się uwalnia. To tzw. leczenie celowane. Nasz sukces polega na tym, że udało się stworzyć takie nanocząsteczki, które się właśnie wchłaniają w obszarze zmian chorobowych. W przypadku zdrowych tkanek powinny być one usuwane. Nie jest to proste, ale dobrym przykładem ich zastosowania jest wątroba, w której najpierw nanocząsteczki się wchłaniają, a potem zostają z niej wydalone. Podobnie udaje się to z mózgiem.
Na razie prowadzicie państwo badania na zwierzętach. Kiedy można spodziewać się badań nad nanocząsteczkami przeprowadzanych z udziałem ludzi?
- Nie jest to proste. Wymagane są bardzo drogie i długotrwałe badania. Onkolodzy mają swoje określone procedury, których się sztywno trzymają, bo takie są przepisy. W razie odstępstwa mogą narazić się na oskarżenie, że zostało zastosowane nie to co trzeba. Dlatego lekarze obawiają się jakiejkolwiek zmiany. Nasze badania z udziałem ludzi wymagają również środków. Wydaje się więc, że szybciej zostaną przeprowadzone poza Polską, najpewniej na przykład w Niemczech lub na Ukrainie.
