Nowe światło w terapii raka jajnika

Wykorzystanie impulsów elektrycznych z jonami wapnia, wspomagane hormonem płciowym może znacząco przyczynić się do skuteczniejszej terapii w przypadku raka jajnika – to najważniejszy wniosek z badań, przeprowadzonych przez dr Zofię Łapińską z Katedry i Zakładu Biologii Molekularnej i Komórkowej UMW w ramach jej doktoratu. Praca doktorska pt. „Wykorzystanie elektroporacji z jonami wapnia oraz estradiolem w leczeniu raka jajnika na modelu in vitro” została obroniona kilka miesięcy temu, a ustalenia młodej badaczki są bardzo obiecujące w kontekście poszukiwania skutecznych metod walki z rakiem jajnika. 

Badania, jakie wówczas jeszcze mgr Zofia Łapińska prowadziła w Katedrze i Zakładzie Biologii Molekularnej i Komórkowej UMW miały unikatowy charakter z kilku powodów. Przede wszystkim dlatego, że wypełniają pewną lukę – w dotychczasowej literaturze naukowej brakuje systematycznych badań nad zastosowaniem elektroporacji w kontekście raka jajnika. Ponadto badaczka wzbogaciła swoje eksperymenty o nowości.  Jako pierwsza sprawdziła, co się dzieje gdy podczas elektroporacji dodać wysokie stężenia estradiolu, a także porównała efekty działania  impulsów mikrosekundowych i nanosekundowych.

Rak jajnika to jeden z najbardziej podstępnych i śmiertelnych nowotworów ginekologicznych – często rozwija się bezobjawowo i diagnozowany jest dopiero w zaawansowanym stadium. Tradycyjne leczenie, oparte na terapii skojarzonej, łączącej chirurgię z chemioterapią, nie zawsze przynosi trwały efekt – u wielu pacjentek dochodzi do nawrotu choroby, co znacząco zmniejsza szanse na wyleczenie. W obliczu tych wyzwań naukowcy poszukują nowatorskich terapii pierwszego rzutu, które byłyby skuteczniejsze i mniej obciążające dla organizmu.

– Rak jajnika często jest diagnozowany w stadium zaawansowanym, co znacznie obniża skuteczność obecnych metod leczenia. Dlatego tak ważne jest poszukiwanie rozwiązań, które mogą zadziałać już na wczesnym etapie, a jednocześnie będą mniej toksyczne dla zdrowych tkanek – wyjaśnia autorka. – Obiecujące badania nad elektroporacją, prowadzone od lat w Katedrze i Zakładzie Biologii Molekularnej i Komórkowej UMW, ale też w innych ośrodkach na świecie, dotyczyły terapii wielu nowotworów, m.in. trzustki, czerniaka, raka piersi czy prostaty, ale nie obejmowały raka jajnika. Stąd moje zainteresowanie tematem. 

Naukowcy na całym świecie coraz częściej interesują się potencjałem elektroporacji (EP) w odniesieniu do terapii antynowotworowych.  Jest  to technologia, dzięki której błona komórkowa staje się czasowo przepuszczalna pod wpływem impulsowego pola elektrycznego, umożliwiając wnikanie substancji do wnętrza komórki. W eksponowanej na impulsy elektryczne błonie komórkowej formowane są pory, przez które lek dostaje się do wnętrza komórki. Jedną z odmian jest elektroporacja wapniowa (CaEP), oparta na wprowadzaniu jonów wapnia do komórek nowotworowych. Wyniki badań dr Zofii Łapińskiej pokazują wyraźnie, że elektroporacja z jonami wapnia wykazuje większą cytotoksyczność w porównaniu do klasycznych leków – takich jak cisplatyna – wobec komórek raka jajnika. Jednocześnie, metoda ta wydaje się być mniej toksyczna dla komórek prawidłowych, co stanowi ogromny postęp względem klasycznej chemioterapii. 

W przeprowadzonych badaniach dr Zofia Łapińska porównała ponadto efekty impulsów mikrosekundowych i nanosekundowych – dwóch typów impulsów elektrycznych stosowanych w elektroporacji. Różnią się one nie tylko czasem trwania (mikrosekundy to milionowe części sekundy, nanosekundy – miliardowe), ale i wpływem na strukturę komórki. 

Impulsy mikrosekundowe prowadzą do tworzenia większych porów w błonie komórkowej, co sprzyja transportowi większych cząsteczek, jak np. leków. Z kolei impulsy nanosekundowe, bardziej precyzyjne, oddziałują także na struktury wewnątrzkomórkowe, w tym jądro i organelle, co czyni je potencjalnie skuteczniejszymi w zwalczaniu komórek nowotworowych przy jednoczesnym ograniczeniu uszkodzeń komórek zdrowych.

– Ostateczna skuteczność zależy nie tylko od rodzaju impulsu, ale także od jego symetrii, intensywności i polarności. To pozwala bardzo precyzyjnie dostosować parametry terapii do potrzeb konkretnego przypadku – wyjaśnia badaczka. – W naszych poszukiwaniach chodzi także o to, by metoda leczenia była jak najbardziej przyjazna dla pacjenta. Zastosowanie impulsów nanosekundowych pozwala  ograniczyć m.in. uciążliwe skurcze, jakich doświadcza pacjentka podczas zabiegu. 

Ciekawe efekty przyniosło połączenie CaEP z 17β-estradiolem – naturalnym estrogenem, który w badaniach wykazuje zdolność do stymulacji wewnątrzkomórkowego stężenia wapnia. W eksperymentach in vitro estradiol nasilał efekt cytotoksyczny terapii CaEP.

– Wprowadziliśmy do badań estradiol, ze względu na jego znany wpływ na raka jajnika – mówi dr Zofia Łapińska. – Powszechnie, estrogeny kojarzą się jedynie ze stymulującym wpływem na rozwój nowotworów estrogenozależnych, ale też okazuje się, że w pewnych stężeniach może hamować proliferację komórek nowotworowych. Nasze badania wykazały, że estradiol w określonych stężeniach zwiększa wrażliwość komórek rakowych na działanie impulsów elektrycznych i jonów wapnia. Dzięki temu terapia może być jeszcze bardziej skuteczna. 

Choć badania Zofii Łapińskiej prowadzone były w warunkach laboratoryjnych na modelu in vitro, to ich wyniki są na tyle obiecujące, że mogą stanowić punkt wyjścia do dalszych prac przedklinicznych i klinicznych. W przyszłości metoda ta może uzupełniać lub nawet zastępować niektóre formy klasycznej chemioterapii, zwłaszcza u pacjentek, u których występują nawracające wznowy choroby lub wysokie ryzyko toksycznych powikłań po tradycyjnym leczeniu.

Czy elektroporacja to przyszłość w leczeniu chorób nowotworowych? Dr Zofia Łapińska jest przekonana, że to obiecujący kierunek w onkologii jutra, a elektroporacja wapniowa z dodatkiem estradiolu ma szansę zrewolucjonizować podejście do leczenia raka jajnika – choroby, która wciąż stanowi jedno z największych wyzwań onkologii.

***

Rozprawa doktorska pt. „Wykorzystanie elektroporacji z jonami wapnia oraz estradiolem w leczeniu raka jajnika na modelu in vitro” początkowo była prowadzona pod kierunkiem śp. prof. dr hab. Jolanty Saczko, natomiast później kontynuowana pod kierunkiem prof. dr hab. inż. Julity Kulbackiej, kierownik Katedry i Zakładu Biologii Molekularnej i Komórkowej Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu oraz dr Dagmary Baczyńskiej (promotor pomocniczy). Praca oparta została na cyklu publikacji naukowych, w tym dwóch oryginalnych i jednej przeglądowej, oraz wynikach badań własnych niepublikowanych na czas złożenia rozprawy.

Przed ukończeniem doktoratu odbyła 10-miesięczny staż naukowy w renomowanym Institute of Cancer Research (ICR) w Londynie – jednej z wiodących instytucji badawczych na świecie specjalizujących się w biologii nowotworów i terapii celowanej. Staż został zrealizowany w ramach prestiżowej nagrody naukowej ufundowanej przez firmę AstraZeneca, ICR oraz konsorcjum PACTT. Podczas pobytu w ICR zdobywała doświadczenie w stosowaniu najnowocześniejszych technik biologii molekularnej, pracując nad badaniem mechanizmów odpowiedzi komórek nowotworowych na stres replikacyjny. Jej praca koncentrowała się na zrozumieniu molekularnych ścieżek zaangażowanych w odpowiedź na uszkodzenia DNA, co może przyczynić się do rozwoju skuteczniejszych terapii onkologicznych.

Fot. Tomasz Modrzejewski