Badacze rozpoczęli pracę od bioinformatycznej analizy białek. Zestawiając dane dostępne w bazach NCBI ustalili listę pięcioaminokwasowych sekwencji białkowych, nie występujących w dotychczas zbadanych organizmach. Po wygenerowaniu listy około 200 cząstek, nazwanych nullomerami (nullomer peptides, NulloPs), nieobecych w bazach białkowych, grupa rozpoczęła analizę ich potencjalnego wpływu na żywe komórki. Opublikowana praca skupia się na trzech nullomerach, NulloP 9 (NWMWC), 9S1 (WCMNW) i 124 (WFMHW) – ten ostatni uznany został za peptyd kontrolny, ze względu na brak wpływu na żywotność badanych komórek. Żeby ułatwić penetrację, do cząsteczek dołączono ogonek poliargininowy (jedno z białek penetrujących komórkę, CPP).

W swoim eksperymencie badacze skupili się na przeciwnowotworowym potencjale nullomerów. Poddawali ich działaniu kilka linii komórkowych (ludzkich i mysich), m.in. raka jelita grubego, prostaty, piersi, czerniaka złośliwego, a także odpowiadającym im liniach zdrowych komórek. W przypadku linii B16 mysiego czerniaka żadna z badanych cząsteczek nie wykazała istotnego statystycznie działania, czego przyczyną może być fakt niskiej skuteczności zastosowanego białka penetrującego komórkę w przypadku badanej linii, a co za tym idzie niewielkiego dostępu nullomerów do komórek nowotworowych. Dla innych linii rakowych udowodniono toksyczny wpływ peptydów 9 i 9S1, w niektórych przypadkach możliwy do scharakteryzowania zależnością dawka – efekt, co jest bardzo istotne przy potencjalnym zastosowaniu terapeutycznym.

Bardzo interesującą cechą nullomerów jest zmieniająca się wrażliwość komórek, poddanych ich działaniu. Linie nowotworowe w trakcie narażenia stają się coraz bardziej podatne na toksyczne działanie białek – IC-50 (stężenie substancji, hamujące w 50% wzrost komórek) spadała w trakcie doświadczenia. Odwrotną zależność zaobserwowano w przypadku zdrowych komórek – IC-50 rosło, co oznacza, że normalne linie komórkowe w pewnym sensie uodparniały się na działanie nullomerów. W praktyce oznacza to, że substancja niejako oszczędza zdrowe komórki, atakując te zmienione nowotworowo.

Wyniki doświadczeń wskazują, ze mechanizm działania badanych cząsteczek opiera się m.in. na uszkadzaniu mitochondriów – stwierdzono zaburzenia potencjału błonowego i produkcji ATP oraz ROS. Takie działanie stwarza z nullomerów idealnych kandydatów na leki przeciwnowotworowe. Wg hipotezy Wartburga w komórkach zmienionych nowotworowo dochodzi do przesunięcia metabolizmu w kierunku glikolizy, co zaburza produkcję wolnych rodników, jak również mechanizmy apoptozy. Nowa gałąź medycyny, medycyna mitochondrialna, skupia się na przyczynach zmian w mitochondriach ich efektach i zastosowaniu substancji skierowanych w wadliwie działające organella.

Nullomery zdają się być obiecującym obiektem dalszych badań – w celu udoskonalenia ich działania, zmniejszenia toksycznego efektu wobec zdrowych komórek, być może identyfikacji większej liczby przeciwnowotworowych białek. Niewątpliwie jednak niezwykle nowatorskie podejście, które doprowadziło do ich opracowania, warte jest uwagi.

Zuzanna Sobańska

źródło: www.sciencedirect.com