Badania nad nowymi lekami to zawsze wyzwanie dla naukowców – zwłaszcza kiedy w grę wchodzą rozwiązania, które mają pomóc w walce z nowotworami. A co, jeśli przeciwko komórkom rakowymi wykorzystamy ich… apetyt? I jeszcze jedno: czy lek zawsze powinien trafiać w punkt, żeby mógł być skuteczny? Odpowiedzi na te pytania poszukuje gość ósmej odsłony Sceny Premier Naukowych: Naukowego Talk Show – prof. Robert Musioł z Wydziału Nauk Ścisłych i Technicznych Uniwersytetu Śląskiego.
Aby przygotować się do wojny z rakiem, potrzebne są badania interdyscyplinarne, obejmujące dziedziny tak różne, jak: chemia, biologia, genetyka, a nawet informatyka. Powód? Nieprzewidywalność naszego odwiecznego wroga. Gość ósmej odsłony Sceny Premier Naukowych: Naukowego Talk Show prof. Robert Musioł wraz ze swoim zespołem prowadzi badania mające na celu wykorzystanie tych wyjątkowych cech komórek rakowych przeciw nim samym. W ich efekcie naukowcom z UŚ udało się uzyskać związki tysiące razy silniejsze niż pierwotnie badane pod kątem leczenia nowotworów chelatory żelaza. Wyniki eksperymentów były publikowane wielokrotnie w prestiżowych czasopismach naukowych, na przykład „Cancers czy Eurpoean Journal of Medicinal Chemistry” czy „Scientific Reports” (nowe czasopismo z grupy „Nature”). Są też podstawą kilkunastu patentów.
Zwariowane komórki
Poszukiwanie skutecznych leków przeciwnowotworowych jest trudne z dwóch powodów: niezdyscyplinowania komórek rakowych i ich podobieństwa do zdrowych komórek ciała. Tymczasem od skutecznych leków oczekujemy przede wszystkim selektywnego działania.
– W przypadku nowotworów problem polega na tym, że komórki nowotworowe są dalej komórkami ciała pacjenta – tłumaczy prof. Robert Musioł. – Zwariowanymi komórkami, które zachowują się inaczej, niż powinny i które nie chcą podporządkować się sygnałom płynącym z otoczenia. Tym trudniej stworzyć lek, który będzie w stanie „odróżnić” nowotwór od zdrowej tkanki.
Wykorzystać słabe punkty
Pomysł, który zespół prof. Musioła wprowadza w życie, polega na wykorzystaniu słabych stron komórek rakowych, czyli na przykład ich zwiększonego apetytu na niektóre czynniki.
– Mówi się często o raku, że karmi się cukrem. Tak naprawdę wszystkie komórki potrzebują glukozy jako głównego źródła energii, ale komórki nowotworowe wykorzystują ją nieco inaczej, w sposób o wiele mniej efektywny – wyjaśnia naukowiec. – Z uwagi na szybszy wzrost i niekontrolowane rozmnażanie potrzebują jej też więcej. Podobnie jest z żelazem, które obok podstawowej funkcji w hemoglobinie jest niezbędne do zachowania prawidłowego metabolizmu komórkowego, związanego między innymi z przetwarzaniem glukozy w energię.
To właśnie żelazo stało się celem badań naukowców z Wydziału Nauk Ścisłych i Technicznych Uniwersytetu Śląskiego, realizowanych w ramach kilku grantów. Jednym z nich jest projekt „Dualne jonofory jako wielocelowe leki przeciw nowotworom trzustki”, finansowany przez NCN na kwotę ponad 1,6 mln złotych. Ideą przedsięwzięcia jest wykorzystanie wysokiego zapotrzebowania na żelazo i skierowanie rozkręconego metabolizmu komórek rakowych przeciwko nim samym.
– To tak, jakbyśmy dawali komórkom zatrute ciastka, pozwalając, żeby same sobie zrobiły krzywdę – tłumaczy gość ósmej odsłony SPN: Naukowego Talk Show.
Selektywność nie taka ważna
W badaniach nad lekiem antynowotworowym prof. Robert Musioł częściowo odrzuca założenie mówiące o tym, że najważniejsza jest selektywność, a dobry lek powinien mieć jak najbardziej ograniczoną liczbę celów działania. Dotąd takie działania uważano za szkodliwe, prowadzące do niepożądanych skutków.
– Postanowiliśmy odrzucić założenie: „jedna choroba – jeden cel – jeden lek” – mówi naukowiec. – Nie tylko zgodziliśmy się na wielocelowość, ale nawet specjalnie projektujemy w ten sposób nasze leki. Pozwala to na jednoczesne uderzenie w kilka miejsc w komórce i zwiększa skuteczność leku.
W tym miejscu prof. Robert Musioł przywołuje postać Paula Ehrlicha, wybitnego badacza i odkrywcy pierwszego skutecznego leku na syfilis oraz metody barwienia komórek, która stała się podstawą histologii. Niemiecki chemik i bakteriolog jako pierwszy użył określenia „magiczny pocisk” do opisania środka, który potrafi ominąć poboczne cele i trafić w ten właściwy. Badacze z Uniwersytetu Śląskiego wyszli z założenia, że mając taki „magiczny pocisk” uderzający w kilka celów, jednocześnie można pozwolić sobie na… strzelanie na oślep.
– Odkryliśmy między innymi, że nasze jonofory oprócz działania prooksydacyjnego dodatkowo zmniejszają antyoksydacyjny potencjał komórki. Wszystkie komórki posiadają system zapobiegania uszkodzeniom wywołanym przez wolne rodniki, a komórki nowotworowe z racji tego, że mają podkręcony metabolizm, tę ochronę muszą mieć silniejszą. Jednoczesne działanie prooksydacyjne i uszkodzenie bariery ochronnej przyspiesza zniszczenie komórki, a co szczególnie ciekawe, okazuje się, że komórki zdrowe są bezpieczne. Ponieważ ich poziom czynników utleniających jest dużo niższy, to taki lek nie prowadzi do gwałtownego zaburzenia równowagi i śmierci, bo komórka potrafi sobie z nimi poradzić – tłumaczy prof. Musioł.
Śladami Paula Ehrlicha
Podążając za Paulem Ehrlichem, prof. Robert Musioł zainteresował się barwieniem komórek, co skłoniło go do podjęcia prac nad związkami, które nie tylko wiążą metale – w tym przypadku jest to cynk – ale dodatkowo świecą pod wpływem światła UV, co pozwala na zastosowanie ich w diagnozie i leczeniu różnych chorób. Niedawno można było o tym przeczytać w artykule opublikowanym w serwisie laboratoria.net.
Pasjonujący temat walki z nowotworami prof. Robert Musioł rozwinie podczas ósmej odsłony Sceny Premier Naukowych: Naukowego Talk Show już 29 kwietnia 2021 roku o godzinie 18.00. Spotkanie online poprowadzi Katarzyna Głuch-Juszkiewicz, dziennikarka Polskiego Radia Katowice.
Linki do transmisji
Dotychczasowe spotkania dostępne są na uniwersyteckim kanale YouTube.
