Nanocząstki metali posiadają wiele zalet, którymi są m.in. stosunkowo łatwa i tania synteza, możliwość otrzymania struktur o preferowanym kształcie i rozmiarze, czystość, wysoki stosunek powierzchni do objętości. Dodatkowo dzięki unikalnym właściwościom optycznym nanocząstki mogą być stosowane jako fotouczulacze zwiększając skuteczność radio – i protonoterapii.

– Moje zainteresowania naukowe są związane z rozwojem nowych  strategii dostarczania leków do tkanek i komórek nowotworowych. Jest to próba zastosowania systemu na bazie nanocząstek metali, które będą skuteczniej dostarczały lek głównie w obrębie tkanki nowotworowej. Jednocześnie takie leki nie trafiałyby do tkanek zdrowych, mówi dr Natalia Piergies z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN.

dr Natalia Piergies

Przedmiotem badań projektu są dwa inhibitory kinazy tyrozynowej receptora naskórkowego czynnika wzrostu (EGFR); gefitynib i erlotynib zaadsorbowane na nanocząstkach oraz potencjał ich zastosowania w terapii celowanej. W wielu przypadkach nie uzyskano pozytywnej odpowiedzi na leczenie, z powodu braku możliwości efektywnego podania inhibitorów domiejscowo. Z tego względu zaprojektowanie skutecznych nanonośników, które będą dostarczały gefitynib i erlotynib do komórki nowotworowej, jest szczególnie ważne.

W swoim projekcie skupiłam się na raku płuca, który według WHO jest jednym z najczęściej występujących nowotworów i stanowi 85% wszystkich przypadków nowotworu płuca. Nowoczesne podejście terapeutyczne, w którym stawia się nacisk na analizę sposobu adsorpcji leku na powierzchni nośnika, wydaje się być dobrym kierunkiem rozwoju skutecznego systemu dostarczania leków w terapii nowotworowej.

Pomimo relatywnie dobrych wyników leczenia uzyskanych dla gefitynibu i erlotynibu ich charakterystyka pokazuje wysoki stopień penetracji tkanek zdrowych i narażanie pacjentów na wiele skutków ubocznych.

– Jeśli chodzi o leki, które są stosowane, inhibitory kinaz nie powodują tak dużych skutków uboczny w porównaniu z lekami cytostatycznymi, natomiast skutki te wciąż występują. Lek jest rozproszony w całym organizmie, a to oznacza, że działa także na komórki zdrowe. Wprowadzając leki na nanocząstkach metali chcemy uniknąć bądź zmniejszyć efekt cytotoksyczny w komórkach zdrowych.

Dlaczego nanocząstki metali?

– Nanocząstki metali przede wszystkim posiadają bardzo unikalne właściwości optyczne, czyli jesteśmy w stanie posługując się metodami spektroskopowymi sprawdzić w jaki sposób lek adsorbuje się na powierzchni takiego nośnika. Idea stosowania nośników nie jest nowa, zazwyczaj leki są akumulowane w ich wnętrzu, lub właśnie adsorbowane na ich powierzchni. My na ogół nie wiemy co z takim lekiem się dzieje gdy wchodzi w interakcje z nośnikiem. Stosując nanocząstki metali, jesteśmy w stanie poznać jego geometrię adsorpcyjną i dowiedzieć się w jaki sposób zachowują się jego wiązania na powierzchni takiego nośnika. Pamiętajmy, że możliwościami zastosowania nanocząstek metali w terapii nowotworowej interesowano się już wcześniej. Nanometryczne cząstki bardzo silnie pochłaniają promieniowanie, ich obecność zwiększa produkcję wolnych rodników, które uszkadzają DNA komórek nowotworowych zwiększając efekt naświetlania, mówi dr Piergies.

Dzięki możliwości selektywnego dostarczania leku w miejscu objętym zmianą nowotworową możliwe będzie podniesienie skuteczności i obniżenie kosztów terapii.

Jak można ten projekt dokładnie zdefiniować?

– We współpracy z dr Katarzyną Pogodą i mgr Klaudią Suchy z IFJ PAN oraz dr hab. Magdaleną Oćwieją z IKiFP PAN zajmujemy się modelem niedrobnokomórkowego raka płuca. Leki, które badamy są stosowane w tzw. terapii celowanej. W ramach projektu sprawdzamy czy nanocząstki metali połączone z lekami stosowanymi we wspomnianej terapii, wykażą większy efekt cytotoksyczny w komórkach nowotworowych w porównaniu z terapią konwencjonalną bez użycia nanonośników. Ponadto, przy użyciu metod spektroskopowych, badamy w jaki sposób lek wiąże się do powierzchni takiego nośnika , zaznacza naukowiec.

Dlaczego pochylenie się w kierunku nowotworów?

– Tematyka rozwoju nowych terapii przeciwnowotworowych już dawno wyszła poza ramy klasycznej biologii i medycyny. Konieczne jest spojrzenie interdyscyplinarne pozwalające na zrozumienie oddziaływań nowych leków z komórkami nowotworowymi w nanoskali oraz zwiększenie wydajności ich dostarczania. Nasze laboratorium spektroskopowe zostało utworzone pod kierownictwem prof. dr hab. Wojciecha M. Kwiatka na potrzeby radiobiologii i radioterapii prowadzonej przez Centrum Cyklotronowe Bronowice działającym przy Instytucie Fizyki Jądrowej PAN. Dlatego idea prowadzonych badań jest skupiona głównie wokół chorób nowotworowych.

Przeprowadzone badania pozwolą zweryfikować i zrozumieć dystrybucję badanych leków na nanocząstkach metali, co niewątpliwie będzie miało znaczenie w późniejszych badaniach in vivo.

– W późniejszym etapie badań planujemy przeprowadzenie eksperymentów z udziałem modelu zwierzęcego. Bardzo ważne jest zrozumienie w jaki sposób same nanocząstki, a następnie nanocząstki z lekiem oddziałują w organizmie żywym oraz jaka jest optymalna droga ich podania. Pamiętajmy, że każda substancja dostarczona do organizmu w zbyt dużym stężeniu może mieć niekorzystne skutki dla jego funkcjonowania, dodaje dr Natalia Piergies.

Co będzie kolejnym krokiem, czy ta metoda może się przełożyć na człowieka?

– Jeśli udałoby się ją wdrożyć do badań klinicznych, zmniejszylibyśmy lub wyeliminowalibyśmy skutki uboczne terapii. Pacjent otrzymywałby leki o mniejszym stężeniu, które będą skumulowane w tkance nowotworowej. Można powiedzieć, że zdrowe tkanki będą ochronione co wpłynie na lepsze samopoczucie chorego. Terapia powinna być skuteczniejsza, a jej koszty mniejsze, kończy naukowiec.

Badania są finansowane przez Narodowe Centrum Nauki (grant nr 2016/21/D/ST4/02178).

Sebastian Wach

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Wpisz komentarz!
Wprowadź swoje imię

*