Znajdź zawartość

Dobór trafnej metody leczenia dla pacjentów od lat stanowi jedno z największych wyzwań onkologii. Wynalazek opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Technicznego w Monachium może jednak pomóc lekarzom w ustaleniu optymalnej formy terapii nowotworu. Prototypowe urządzenie jest kolejnym przykładem układu typu lab on a chip mogącego znaleźć zastosowanie w medycynie. Jego zadaniem jest kompleksowa ocena skuteczności wielu kombinacji chemoterapeutyków stosowanych równolegle w celu zniszczenia komórek nowotworowych pacjenta hodowanych w warunkach in vitro. Sercem zaprojektowanego układu jest inkubator zapewniający komórkom warunki zbliżone do tych występujących we wnętrzu nowotworu. W jego wnętrzu znajduje się płytka hodowlana podzielona na 24 osobne naczynia, w których umieszcza się komórki pobranych od pacjenta. Każde z tych naczynek staje się tym samym osobną probówką, w której przeprowadza się oddzielny pomiar skuteczności leków. Po trafieniu do inkubatora analizowanym komórkom pozwala się "oswoić" z nowym środowiskiem, po czym do otaczającej je pożywki dodaje się testowane substancje. Od tego momentu zawartość płytek jest regularnie testowana m.in. dzięki miernikom pH i zużycia tlenu oraz mikroskopowi, który wykonuje serię zdjęć w zaplanowanych odstępach czasu. Wszystkie te dane spływają następnie do komputera, który ustala, z jaką skutecznością każdy z leków (bądź ich kombinacje) niszczy komórki nowotworowe pacjenta. Automatyzacja diagnostyki pozwala na znaczne skrócenie czasu potrzebnego na przeprowadzenie testów, zaś możliwość przeprowadzenia wielu eksperymentów jednocześnie zwiększa prawdopodobieństwo wybrania optymalnej formy leczenia dla konkretnego pacjenta. Jest to niezwykle ważne, gdyż w idealnej sytuacji każdy przypadek nowotworu powinien być traktowany jak choroba unikalna i w taki sam sposób leczony. Podejście takie zapewnia nie tylko zwiększenie szansy na całkowite wyleczenie choroby, lecz także na obniżenie toksyczności zastosowanej terapii.

Specjaliści z firmy Vascular Designs otrzymali zgodę na komercjalizację swojego nowego produktu - urządzenia pozwalającego na podawanie leków do ściśle określonych naczyń krwionośnych. Wynalazek pozwoli na zwiększenie stężenia leku w chorej tkance przy jednoczesnym zachowaniu niskiej toksyczności dla otaczających ją organów. Aparat opracowany przez Vascular Designs działa w oparciu o cewnik, czyli cienką rurkę wprowadzaną do wnętrza naczyń krwionośnych. Umieszczanie głowicy wewnątrz żyły lub tętnicy może być nadzorowane za pomocą promieni Roentgena, dzięki czemu możliwe jest podanie leku z iście chirurgiczną precyzją. Czym nowy wynalazek, nazwany IsoFlow, różni się od typowego cewnika? Diabeł, jak zawsze, tkwi w szczegółach. Największą innowacją związaną z nowym produktem jest obecność dwóch baloników oraz umieszczonej pomiędzy nimi dyszy, za pomocą której podaje się lek. Kiedy już głowica zostanie umieszczona w naczyniu dokładnie nad interesującym lekarza odgałęzieniem (np. prowadzącym do guza nowotworowego), baloniki zostają napełnione, dzięki czemu izolują one dany odcinek unaczynienia od reszty krwiobiegu i uniemożliwiają wyciekanie leku. Co jednak zrobić z tkankami, które znajdują się za zablokowanym obszarem i mogłyby obumrzeć w związku z brakiem przepływu krwi? Na to także znalazło się rozwiązanie. Jest nim dodatkowy przewód, znajdujący się we wspólnej obudowie z kanalikiem doprowadzającym lek. Jego zadaniem jest umożliwienie przepływu krwi z pominięciem obszaru odciętego przez baloniki. Gdy chora tkanka zostaje odizolowana od ogólnego krążenia krwi, lekarzowi pozostaje tylko podanie leku. Trafia on bezpośrednio do chorej tkanki, dzięki czemu jego lokalne stężenie może być stosunkowo wysokie, co poprawia jego skuteczność. Resztki preparatu wydostające się do ogólnego krwiobiegu po przejściu przez leczony narząd zostają rozcieńczone przez przepływającą krew, dzięki czemu stężenie leku w przeliczeniu na objętość całego organizmu jest znikome. Terapia powinna więc być znacznie mniej toksyczna, niż w przypadku leczenia tradycyjnymi metodami. Firma Vascular Designs otrzymała właśnie zgodę amerykańskiego Urzędu ds. Żywności i Leków na komercjalizację nowego produktu. Można się spodziewać, że niedługo będzie on dostępny także w Unii Europejskiej.

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Montrealu wykorzystał wiedzę z zakresu biologii strukturalnej oraz inżynierii genetycznej, by zmodyfikować jeden z enzymów i zmniejszyć wrażliwość komórek na chemoterapię. W niedalekiej przyszłości podobne metody mogłyby chronić zdrowe komórki organizmu przed toksycznym działaniem chemoterapeutyków. Obiektem badań zespołu dr Joelle Pelletier była reduktaza dihydrofolianowa (DHFR). Zainteresowanie tym enzymem nie było przypadkowe, ponieważ bierze on udział w syntezie prekursorów DNA, co oznacza, że jego blokada jest jedną z możliwych form leczenia nowotworów. Właśnie na tej zasadzie działają niektóre chemoterapeutyki, takie jak np. metotreksat. W swoim eksperymencie naukowcy z kanadyjskiej uczelni wykorzystali dane na temat struktury naturalnego oraz zmutowanego wariantu DHFR uzyskane dzięki badaniom krystalograficznym. Jak wykazały wcześniejsze analizy, zmieniona wersja enzymu zachowuje swoją zdolność do syntezy prekursorów DNA, lecz jest przy tym ponad 650 razy mniej podatna na blokowanie przez metotreksat. Dzięki najnowszemu studium udało się zidentyfikować przyczyny tego zjawiska. Jak wykazał zespół dr Pelletier, zmodyfikowana cząsteczka DHFR charakteryzuje się bardzo wysoką elastycznością tzw. centrum aktywnego, czyli miejsca w cząsteczce enzymu odpowiedzialnego za przeprowadzanie reakcji. Właśnie ta cecha pozwala enzymowi na uniknięcie wiązania metotreksatu, lecz jednocześnie nie utrudnia ona syntezy prekursorów DNA. Teraz możemy wykorzystać to odkrycie, by udoskonalać terapie przeciwko chorobom genetycznym takim jak białaczki, ocenia prof. Albert Berghuis, naukowiec z Uniwersytetu McGill zaangażowany w badania. Rzeczywiście, pewnego dnia umiejętność wprowadzenia odpowiedniego wariantu genu kodującego DHFR do organizmu mogłaby ochronić kluczowe tkanki przed szkodliwym działaniem metotreksatu.