Leki oparte na białkach wykazują bardzo obiecujące rezultaty w terapii chorób nowotworowych. Problem w tym, że jest je bardzo trudno dostarczyć ponieważ organizm zwykle rozkłada proteiny zanim jeszcze osiągną cel. Skutecznym rozwiązaniem może się jednak okazać produkcja leków bezpośrednio w organizmie.

Kłopot z lekami “białkowymi” polega ma tym, że zwykle są one rozkładane przez organizm jeszcze zanim dotrą na miejsce przeznaczenia. Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology obserwując naturę wpadli na pomysł stworzenia specjalnych „fabryk protein”, które mogą skutecznie rozwiązać ten problem. Posłużą do tego specjalne nanocząsteczki.

Próby wykorzystania nanocząsteczek w leczeniu nowotworów prowadzone są już od wielu lat. Ich wykorzystanie do stworzenia precyzyjnie wycelowanych w komórki nowotworowe środków również nie ustają. W 2007 roku grupa naukowców z UCLA pod przewodnictwem profesora Jeffrey’a Zinka użyła opartych na krzemie nanocząsteczek do dostarczania kamptotecyny. W wypadku kalifornijskich badań chodziło jednak o słabą rozpuszczalność środka w środowisku wodnym. Zastosowana technologia pozwoliła ją znacznie zwiększyć, tym samym podnosząc efektywność leku.

Badacze z MIT stanęli przed zadaniem wręcz odwrotnym. Zamiast zatem „chować” leki wewnątrz nanocząsteczkowych kapsułek – postanowili zatrudnić nanocząsteczki do ich produkcji wewnątrz organizmu. Mogą one syntetyzować białka dosłownie „na życzenie” już po osiągnięciu celu, czyli po dotarciu do wykazującej właściwości nowotworowe komórki. Sterowanie „fabryką protein” odbywa się poprzez jej oświetlanie ultrafioletem.

„Po raz pierwszy udało się udowodnić, że faktycznie można syntetyzować nowe związki z obojętnego materiału początkowego wewnątrz ciała” – mówi Avi Schroeder z David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research w MIT.

Rozwiązanie stworzone przez amerykańskich naukowców może zatem posłużyć zarówno do wytwarzania białek zabijających komórki nowotworowe, jak i takich, które aktywują naturalny system odpornościowy do walki z nimi.

Pomysł zainspirowany jest mechanizmem funkcjonującym w naturze. Komórki przechowują instrukcję dotyczące budowy poszczególnych białek w DNA. Te dane przenoszone są następnie za pomocą mRNA do rybosomów, które w efekcie przetwarzają je na sekwencje aminokwasów, ostatecznie formujących proteiny. Działanie wynalazku rodem z MIT opiera się na podobnym schemacie.

James Heath, profesor chemii z California Institute of Technology podkreśla, że potrzeba jeszcze wiele testów i badań, aby sprawdzić, czy wspomniane cząsteczki faktycznie będą w stanie skutecznie działać w ludzkim organizmie – eksperymenty prowadzone na myszach są jednak bardzo obiecujące. Co więcej, nanocząsteczkowe „fabryki protein” można będzie wykorzystać także w innych celach – między innymi po to, aby uchronić organizm przed skutkami ubocznymi bardzo toksycznych leków. Dzięki ich syntetyzowaniu bezpośrednio wewnątrz guza nowotworowego zdrowe komórki nie będą narażane na niebezpieczeństwo!

Zespół z Massachusetts Institute of Technology pracuje obecnie nad nowymi sposobami aktywacji nanocząsteczek. Oprócz oświetlania ultrafioletem od uwagę brany jest także poziom kwasowości oraz inne biologiczno-chemiczne warunki specyficzne dla konkretnych regionów organizmu, a nawet pojedynczych komórek.

oprac. Adam Czajczyk
źródła: MIT News, UCLA, zdjęcie: Avi Schroeder/MIT