Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Cel, pal, ognia! Chlorotoksyna w walce z glejakiem
Cel, pal, ognia! Chlorotoksyna w walce z glejakiem
Czy toksyny pochodzące z jadu skorpiona lub węża mogą być pomocne w poskromieniu glejaków? Tak! Choć jad jest postrachem dla żywych organizmów, to wyizolowane z niego chlorotoksyny stanowią skuteczny oręż w walce z tą najbardziej śmiertelną grupą złośliwych guzów mózgu.

Glejak to agresywny typ nowotworu, który charakteryzuje bardzo szybka proliferacja komórkowa i silna tendencja do atakowania kolejnych zdrowych tkanek mózgu. Nie ulega zatem wątpliwości, że jego skuteczna diagnostyka i terapia stanowi jedno z podstawowych wyzwań współczesnej onkologii. 

Inwazja glejaka związana jest przede wszystkim ze zmianą właściwości adhezyjnych komórek, degradacją otoczenia zewnątrzkomórkowego (ECM, ang. extracellular matrix) przez metaloproteazy (MMP, ang. metalloprotease) oraz zmianą kształtu komórek w taki sposób, aby zajmowały wytworzoną po degradacji przestrzeń (tzw. dziurę po zewnątrzkomórkowym matrix, ang. ECM hole). Po oddaleniu się od pierwotnego źródła choroby, komórki inwazyjne ponownie wchodzą w cykl komórkowy dając początek nowej masie nowotworowej. W trakcie trwania choroby znamienne jest zjawisko transformacji nowotworu w guzy o znacznie większej złośliwości.

Terapia celowana, szczególnie w przypadku takich chorób nowotworowych jak glejak, stanowi obecnie największe wyzwanie dla badaczy. W celu identyfikacji, zlokalizowania i leczenia nowotworów stosowane są rozmaite podejścia przy użyciu przeciwciał, całych białek, peptydów czy też zsyntezowanych chemicznie leków. Główną strategią terapii jest wykorzystanie określonego molekularnego celu na powierzchni komórek, którego nadekspresja charakteryzuje dany typ nowotworu. Lek skoniugowany z ligandem rozpoznającym takie miejsce docelowe/receptor działa wówczas wybiórczo, co zapewnia bezpieczeństwo zdrowym komórkom.

Idealny celowany terapeutyk powinien charakteryzować się wysoką specyficznością, łatwością w aspekcie masowej produkcji i niską toksycznością w stosunku do zdrowych tkanek. W przypadku terapii glejaka wymagana jest również zdolność do przenikania bariery krew-mózg. Dotyczy to również identyfikacji, gdyż po dziś diagnostyka tego nowotworu wymaga biopsji i szczegółowej analizy histopatologicznej. Ta sytuacja powoli ulega zmianie ze względu na możliwość wykorzystania krótkiego peptydu, wyizolowanego po raz pierwszy w 1993 roku z jadu skorpiona Leiurus quinquestriatus, zwanego chlorotoksyną.

W budowie chlorotoksyny wyróżnia się 36 aminokwasów, w tym 8 cząsteczek cysteiny. Tworzą one wiązania disulfidowe, które determinują zwartą strukturę peptydu. Badania wykazały, że chlorotoksyna specyficznie wiąże się do kanałów chlorkowych ulegających ekspresji w neuronach. Jedna cząsteczka chlorotoksyny umożliwia zablokowanie funkcji jednego kanału jonowego.

-–  Kanały chlorkowe są specyficzną grupą kanałów jonowych - mówi dr n med. Tomasz Wójtowicz, adiunkt w Samodzielnej Pracowni Biofizyki Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu. - Zachodzący przez nie dokomórkowy transport jonów Cl- uczestniczy w repolaryzacji błony komórkowej. Sprowadza to rolę kanałów chlorkowych do kompensowania ładunków elektrycznych i tym samym do stabilizacji potencjału czynnościowego. Regulują one objętość komórki i wewnątrzkomórkowe pH, a zatem ich aktywność jest istotna np. w aspekcie inwazji nowotworowej.

Dr Wójtowicz zwraca uwagę, że zablokowanie transportu przez kanały chlorkowe prowadzi do całkowitej dezorganizacji pracy komórki i w efekcie - do jej śmierci. Ponadto, chlorotoksyna jest inhibitorem metaloproteaz macierzy zewnątrzkomórkowej MMP-2, których obecność potwierdzono w komórkach glejaka i innych nowotworów, a ekspresji których nie stwierdza się w zdrowych komórkach. Enzymy te, zależne od atomów cynku endopeptydazy, biorą udział w procesach przebudowy i degradacji składników macierzy zewnątrzkomórkowej.

Badania dowodzą, że chlorotoksyna wykazuje silne powinowactwo do aneksyny A2. To niewielkie białko w sposób odwracalny i zależny od jonów wapnia wiąże fosfolipidy błony komórkowej. Obecność aneksyny A2 stwierdza się po zewnątrzkomórkowej stronie błony wielu typów komórek nowotworowych, gdzie pełni istotne funkcje w procesach angiogenezy, apoptozy, proliferacji, migracji i inwazji komórkowej.

Specyficzność chlorotoksyny może zostać wykorzystana do identyfikacji i zobrazowania komórek nowotworowych, szczególnie tych znajdujących się na granicy nowotwór/zdrowa tkanka. Są one trudne do odróżnienia od zdrowych komórek, co stanowi znaczne utrudnienie w czasie chirurgicznego usuwania guza. Często zdarza się, że część komórek nowotworowych pozostaje w czasie operacji nietknięta i zdolna do dalszej inwazji. Skoniugowanie chlorotoksyny z odpowiednim barwnikiem fluorescencyjnym pozwala na dokładną wizualizację nowotworu i uzyskanie struktury zwanej przez onkologów „molekularną latarką”, która w trakcie zabiegu dokładnie wskazuje zasięg choroby nowotworowej.