Nanocząstki w walce z nowotworami

W leczeniu nowotworów bardzo ważne jest ich szybkie wykrycie – najlepiej w bardzo wczesnym stadium. Istnieje szereg badań, które przyczyniają się do wykrycia choroby. Jednym z nich jest rezonans magnetyczny – technika diagnostyki obrazowej, szeroko stosowana w medycynie. To przede wszystkim z nią związane są badania, które we współpracy z Weterynaryjnym Centrum Badawczym prowadzi wraz z zespołem dr hab. Michał Godlewski, prof. SGGW z Katedry Nauk Fizjologicznych Instytutu Medycyny Weterynaryjnej. Naukowcy poszukują związków, które są na tyle obojętne dla organizmu, że będzie można je stosować w badaniach przesiewowych.

Gadolin a rezonans magnetyczny

W przypadku rezonansu magnetycznego jako środek kontrastujący wykorzystywany jest gadolin – pierwiastek chemiczny, który jest silnie nefrotoksyczny, czyli ma toksyczny wpływ na nerki. Okazuje się również, że kumuluje się w układzie nerwowym, w wyniku czego może wykazywać działania neurotoksyczne, co zresztą w badaniach na liniach komórkowych potwierdzono. Gadolin wykorzystywany jest tylko dlatego, że do tej pory nie znaleziono nic lepszego. Mimo wad, które posiada, trzeba również pamiętać o jego ogromnej zalecie – silnie kontrastuje w rezonansie magnetycznym w czasach relaksacji T1 i T2. Dzięki temu pomiary są dokładne i możliwa jest autoweryfikacja badania.

Nanocząstki w diagnostyce

Okazuje się, że świetnym zamiennikiem gadolinu mogłyby być nanocząstki. I to one mogłyby pomóc w walce z rakiem. Dlaczego akurat nimi zainteresował się prof. Michał Godlewski?

Wszystko zaczęło się od tego, że poszukiwaliśmy markera, żeby można było obserwować, jak szybko zmienia się nabłonek w przewodzie pokarmowym i jak szybko jest odtwarzany – wspomina. – Już kilka lat współpracowaliśmy z Instytutem Fizyki PAN, który tworzył nanostruktury fluoroscencyjne. Zdecydowaliśmy, że podamy je zwierzęciu doświadczalnemu. Mieliśmy nadzieję, że nanostruktury zwiążą się na nabłonku jelitowym i w miarę jak nowy nabłonek będzie narastał, warstwa świecąca będzie znikać. Już przy pierwszych obserwacjach okazało się, że nic się nie wiąże. Nanocząstki przenikały przez nabłonek i trafiały do krwi. Od razu sprawdziliśmy, że przechodzą także do każdego narządu oraz pokonują barierę krew-mózg. To był moment, kiedy stwierdziliśmy, że to może być bardzo istotna cecha pożądana dla stworzenia markerów dla medycyny.

Podczas kolejnych badań naukowcy wykazali, że nanomateriały świetnie się wchłaniają. Do tego systemy homeostazy organizmu są na tyle skuteczne, że są w stanie dosyć szybko je wyeliminować. Możliwości diagnostyczne czy terapeutyczne naukowcy budują na uznanych za bezpieczne nanocząstkach. Tlenek cynku można stosować w żywności, natomiast cyrkon w wypełnieniach dentystycznych – to nimi przede wszystkim jest zainteresowanie. M. Godlewski z zespołem pracuje nad wykorzystaniem nanocząstek do walki z rakiem. Środowisko nowotworu – guza zachowuje się zupełnie inaczej niż inne tkanki. Mamy do czynienia z szybkim narastaniem naczyń, które mają bardzo luźną strukturę. Przez nią bez problemu mogą przenikać różne substancje. Dodatkowo, w guzie nie powstają naczynia limfatyczne, co powoduje, że nie ma systemu odprowadzającego. Dzięki temu wyznakowanie guza jest ułatwione. Fluorescencyjne i magnetyczne nanocząstki dotrą do guza i tam nastąpi ich kumulacja. Podczas badania rezonansem magnetycznym łatwo dostrzec takie skupisko – oznacza to, że właśnie tam znajduje się nowotwór.

Biopsja i operacja

Nanocząstki można wykorzystać również w biopsji oraz operacjach wspomaganych fluorescencyjnie. Taki zabieg pozwala nam określić czy np. igła biopsyjna weszła w miejsce guza – wyjaśnia M. Godlewski. – Są już systemy połączone z optyczną wizualizacją, za pomocą których jesteśmy w stanie zobaczyć, czy na pewno pobieramy materiał, o który nam chodzi. Nanocząstki można też wykorzystać w trakcie operacji, aby rozgraniczyć obszar zdrowej tkanki i naciekania raka. To jest ważne szczególnie w przypadku nowotworów mózgu. Wycina się go, ale nie w całości: zostawia się jego część, szczególnie w przypadkach, gdy bardzo nacieka w niezbędne do życia rejony mózgu. Tak jak w normalnej tkance nie możemy sobie pozwolić na wycięcie dużego obszaru. W mózgu ten margines jest z konieczności jak najmniejszy. I tutaj możliwość fluorescencyjnego określenia rozmiarów guza jest bardzo ciekawą możliwością.

Naukowcy wykonali serię doświadczeń na zwierzętach. Wszystko się udało. Owoc tej pracy zaczyna powoli przenikać do uczelnianej kliniki weterynaryjnej. W przypadku pacjentów onkologicznych, jeżeli właściciel wyrazi zgodę, to przeprowadzane są testy na rezonansie magnetycznym z wykorzystaniem nanocząstek. Niestety, w przypadku medycyny ścieżka jest bardzo daleka.

Problemy prawne i finansowe

Próby nawiązania współpracy ze środowiskiem lekarskim trwają od lat. Było ich wiele i walka trwa nadal. Onkologowie zainteresowali się naszymi wynikami badań podczas jednych z targów wystawienniczych, w których uczestniczyliśmy – mówi M. Godlewski. – Pokazywaliśmy wtedy, że jesteśmy w stanie w sposób specyficzny znakować nowotwór w płucach i mamy 100% pewność, że to jest guz. Niestety wszystko rozbiło się o komisje bioetyczne w Polsce, które nie wyraziły zgody na to, żeby takie badania zostały przeprowadzone na pacjentach ludzkich, ponieważ to jest coś, co nie zostało jeszcze przebadane. A przecież ktoś musi być pionierem.

Poza problemami prawnymi są również finansowe. Na przykład małe i średnie polskie przedsiębiorstwa boją się finansować próby kliniczne – boją się ryzyka, ponieważ nie posiadają dostatecznie dużych funduszy. Jednak mimo wielu przeszkód naukowcy starają się znaleźć inwestorów. To trudne zadanie, ale nie należy się poddawać. Historia pokazuje, że pionierzy w większości przypadków tworzyli rzeczy wielkie bez taryfy ulgowej.

Materiał opracowała: Anita Kruk

Konsultacja merytoryczna: dr hab. Michał Godlewski, prof. SGGW, Katedra Nauk Fizjologicznych Instytutu Medycyny Weterynaryjnej


Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
Biuro Prasowe



Przesłano: 13.11.2019