Światłem w komórki nowotworowe

„Związki naturalne i ich liposomalne formulacje w terapii fotodynamicznej – analiza skuteczności w badaniach in vitro” to tytuł pracy doktorskiej Martyny Nowak-Perlak, realizowanej w Zakładzie Patologii Ogólnej i Doświadczalnej Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu. Jej głównym celem jest opracowanie podstaw precyzyjnej i skutecznej terapii fotodynamicznej dla pacjentów z nowotworem skóry i czerniakiem.

Naturalne związki występujące np. w roślinach, coraz częściej wykorzystywane są w medycynie do walki z komórkami nowotworowymi. Związki te cenione są ze względu na minimalną toksyczność, szeroką biodostępność, możliwość chemicznego modyfikowania lub zamykania ich w rozmaite nośniki, np. liposomy.

Dzięki liposomom związek szybciej jest dostarczany w miejsce docelowe, substancja aktywna działa efektywniej, co czyni ją bardziej użyteczną w walce w komórkami nowotworowymi.
O tym, jak to zrobić, pisze w swojej innowacyjnej pracy badawczej doktorantka Martyna Nowak-Perlak z Zakładu Patologii Ogólnej i Doświadczalnej UMW.

– W swojej pracy skupiam się na komórkach nowotworowych skóry, w badaniach stosuję związki naturalne w połączeniu z terapią fotodynamiczną. Związki te nie były do tej pory wykorzystywane w taki sposób, co czyni moją pracę innowacyjną – mówi doktorantka Martyna Nowak-Perlak.

Terapia fotodynamiczna (ang. photodynamic therapy – PDT) polega na wzbudzeniu wiązką światła o odpowiedniej długości fali fotouczulacza, w przypadku pracy doktorskiej Martyny Nowak-Perlak – związku naturalnego. Taki fotouczulacz po naświetleniu (zaabsorbowaniu energii świetlnej) ulega aktywacji i ma zdolność do generacji reaktywnych form tlenu (ROS), wywołując stres oksydacyjny, co prowadzi do śmierci komórkowej na drodze apoptozy lub nekrozy komórek patologicznych. Dodatkowo powstaje stan zapalny, który mobilizuje układ immunologiczny do dalszej walki z nowotworem.

Najnowsze przeglądy literatury wykazują, że substancje roślinne posiadają wysoką skuteczność eliminacji komórek nowotworowych, a także są pomocne w leczeniu różnych typów nowotworów, np. piersi, skóry czy trzustki.

– Terapia fotodynamiczna nadaje się do leczenia większości nowotworów, a ja jako model do badań in vitro wybrałam linie komórkowe nowotworów skóry oraz czerniaka, które idealnie nadają się do stosowania w PDT, a stanowią obecnie jeden z najistotniejszych problemów współczesnej onkologii – dodaje doktorantka.

Do zalet PDT należą: nieinwazyjność, niewielkie skutki uboczne, a więc wysoki poziom bezpieczeństwa, i możliwość łączenia z innymi metodami, np. radioterapią. Warto podkreślić, że PDT budzi coraz większe zainteresowanie w medycynie, ponieważ może być stosowana jako samodzielna metoda leczenia, ale też w połączeniu z innymi terapiami.

Ponadto w ostatnich latach coraz więcej artykułów naukowych sugeruje modyfikację czy enkapsulację (czyli zamykanie) znanych związków naturalnych, np. w liposomach. Dzięki liposomom zwiększa się rozpuszczalność enkapsułowanej substancji, jej wchłanianie czy akumulacja w konkretnym miejscu w komórce.

Warto również wspomnieć, że liposomy nie są toksyczne oraz wykazują dłuższy czas krążenia w obiegu. W przypadku badań doktorantki UMW, w liposomach zamykane są: emodyna i aloe-modyna, czyli antrachinony. Jest to grupa substancji naturalnych występujących w roślinach, np. w aloesie. Wykazują one szeroką aktywność biologiczną, której pewne aspekty, m.in. działanie przeciwzapalne i przeciwnowotworowe, są już wykorzystywane w farmakoterapii. Obecnie antrachinony testowane są jako leki przeciwmalaryczne, przeciwwirusowe i przeciwgrzybicze.

Liposomy natomiast mają niezwykłe możliwości, m.in. chronią antrachinony przed degradacją w organizmie, poprawiają ich rozpuszczalność w wodzie, umożliwiają celowane dostarczanie do komórki nowotworowej i zmniejszają toksyczność dla zdrowych tkanek – minimalizują skutki uboczne i zwiększają bezpieczeństwo całej terapii.

– Zastosowana przeze mnie PDT w badaniach in vitro polega na tym, że działamy wiązką światła na komórki nowotworowe, które mają już skumulowany wcześniej związek naturalny – wyjaśnia doktorantka. – Dzięki wiązce światła substancja lecznicza rozpada się i generuje w komórkach powstawanie wolnych rodników, które mają działanie niszczące komórkę nowotworową. Kluczowym aspektem decydującym o skuteczności terapii jest kontrolowane uwalnianie substancji aktywnej, po wprowadzeniu jej do komórek, czyli podanie skutecznego stężenia substancji leczniczej oraz dobranie wiązki światła o odpowiedniej długości fali. Dzięki tym czynnikom terapia fotodynamiczna ma duże szanse na powodzenie – komórki patologiczne zostają usunięte, a komórki zdrowe pozostaną nienaruszone.

Korzyści takiej metody leczenia są ogromne: niszczone są komórki nowotworowe, zwiększa się skuteczność terapii dzięki liposomom, stosowane związki naturalne minimalnie wpływają na komórki zdrowe i możliwa jest kombinacja z innymi metodami, np. leczeniem chirurgicznym.

Promotorem doktoratu jest prof. Piotr Ziółkowski, a promotorem pomocniczym dr Marta Woźniak.

Fot. Tomasz Walów