Un comutator molecular activat de lumină reînvie celulele cancerului pulmonar pentru tratament
Cercetătorii de la ETH Zurich au dezvoltat un comutator molecular ce poate fi controlat de lumină, având capacitatea de a trezi celulele cancerului pulmonar dintr-o stare de repaus protector, făcându-le astfel mai accesibile pentru tratament.
Celulele tumorale pot cădea într-o stare asemănătoare somnului, reușind astfel să evite efectele distrugătoare ale medicamentelor anticancerigene. În anumite forme ale bolii, inclusiv în unele tipuri de cancer pulmonar, această stare este declanșată de hormonii de stres din organism. Receptorii pentru glucocorticoizi din interiorul celulelor canceroase recunosc acești hormoni, iar celulele răspund prin intrarea într-o stare în care se divid foarte puțin, ceea ce face ca multe tratamente să fie ineficiente. Oamenii de știință încearcă să dezactiveze acești receptori cu scopul de a trezi celulele canceroase din somn, făcându-le vulnerabile la atac.
Problema este că fiecare celulă din corpul nostru are receptori pentru glucocorticoizi, care îndeplinesc funcții importante, inclusiv reducerea inflamației și sprijinul sistemului imunitar. Eliminarea acestor receptori din toate celulele ar avea efecte secundare devastatoare, astfel că este necesară o metodă foarte specifică care să distrugă doar receptorii glucocorticoizi ai celulelor tumorale.
Cercetătorii de la ETH Zurich au găsit o soluție prin dezvoltarea unui sistem care induce distrugerea acestor receptori. Lumină poate fi utilizată pentru a neutraliza selectiv efectul sistemului în țesuturile sănătoase din jur, limitând astfel impactul acestuia la nivelul tumorii. „Acest sistem se bazează pe tehnologia medicală existentă și, prin urmare, oferă o perspectivă realistă pentru terapii localizate”, afirmă Robin Scheuplein, coautor al publicației și doctorand în grupul de cercetare condus de Katharina Gapp, profesor de epigenetică și neuroendocrinologie.
Pentru abordarea lor, cercetătorii au folosit un sistem de reciclare care există în mod natural în organism. Acest sistem detectează proteinele defectuoase și le marchează pentru eliminare prin atașarea unei molecule mici – o „eticheta de gunoi”, așa cum ar putea fi numită. Proteinele marcate în acest mod sunt apoi descompuse. Cercetătorii au modificat acum acest proces special pentru a permite eliminarea receptorilor glucocorticoizi de pe celulele tumorale.
În acest scop, ei au construit un comutator format din trei părți: o subunitate care se leagă de receptor, o piesă de legătură flexibilă și o altă subunitate care se leagă de enzima responsabilă cu atașarea etichetei de gunoi. Trucul constă în designul chimic al piesei de legătură: în condiții normale de iluminare, aceasta este întinsă astfel încât enzima să fie la distanța corectă de receptor pentru a-l marca. Celula primește, astfel, semnalul de a descompune și elimina receptorul. Când este expusă la lumină de o anumită lungime de undă, piesa de legătură devine îndoită. Ca urmare, enzima și receptorul nu mai au poziționarea corectă pentru a atașa etichetele de gunoi.
Cercetătorii au reușit deja să demonstreze efectul biologic așteptat în culturi de celule canceroase pulmonare, substanța activă ducând la o distrugere rapidă a receptorilor glucocorticoizi ai celulelor tumorale. O analiză a activității genetice a arătat, de asemenea, că celulele sunt trezite din starea lor latentă ca rezultat. „Desigur, acest lucru va trebui acum să fie verificat și în organisme vii”, afirmă Scheuplein.
În plus, cercetătorii trebuie să optimizeze sistemul pentru aplicații în terapia cancerului. Deoarece lumina pătrunde doar câțiva milimetri în țesut, sursa de lumină trebuie plasată aproape de marginile tumorii pentru a stabili bariera optică protectoare. În cazul cancerului pulmonar, de exemplu, acest lucru ar putea fi realizat cu ușurință prin utilizarea unui endoscop. Pentru tumorile situate mai adânc, echipele de cercetare doresc să dezvolte comutatoare care răspund la lungimi de undă mai mari, precum infraroșu apropiat, care pătrund mai adânc și mai blând în țesut.
„Am dezvoltat un sistem modular pe care îl putem folosi și pentru a dezactiva alți receptori”, explică Scheuplein. De exemplu, receptorii de interes pentru aplicații clinice includ receptorul de estrogen în cazul cancerului de sân dependent de hormoni și receptorul androgen în cazul cancerului de prostată avansat. Sistemul este deja pregătit pentru utilizare în cercetare pentru a clarifica căile de semnalizare complexe din biologia cancerului.
