Cercetătorii folosesc monoxidul de carbon din celulele canceroase pentru a crea medicamente anticanceroase
Ce ar fi dacă am putea folosi un produs secundar al cancerului pentru a crea medicamente care distrug celulele tumorale din interior?
Asta este exact ceea ce a realizat Katsunori Tanaka și echipa sa de la RIKEN Pioneering Research Institute (PRI) din Japonia. Studiul publicat în Nature Communications descrie cum un compus proiectat sintetic folosește excesul de monoxid de carbon generat în celulele tumorale pentru a declanșa producția de medicamente anticanceroase în interiorul acestora. Metodele de tratament bazate pe această tehnică ar fi ideale, deoarece vizează selectiv tumorile, evitând afectarea celulelor sănătoase.
Pentru ca tratamentul cancerului să fie cel mai eficient, acesta trebuie să elimine cancerul fără a provoca efecte secundare dăunătoare. Efectele secundare ale chimioterapiei tradiționale pot fi la fel de nocive ca și cancerul. Tanaka și cercetătorii cu aceleași convingeri încearcă să îmbunătățească tratamentele prin conceperea de noi tehnologii care vizează selectiv tumorile. La RIKEN, mai degrabă decât să injecteze în organism medicamente care distrug cancerul, scopul lui Tanaka este să injecteze pacienții cu compuși inofensivi care pot fi folosiți pentru a genera medicamente rapid după ce sunt preluate de celulele canceroase.
Majoritatea dintre noi cunosc monoxidul de carbon, un gaz toxic produs în mod obișnuit prin arderea benzinei în motoarele automobilelor. Recent, cercetările au arătat că multe tipuri de celule canceroase produc de asemenea acest gaz. Acest fapt face din monoxidul de carbon un fel de biomarker pentru cancer, dar doar dacă poate fi detectat. În experimentele recent publicate, oamenii de știință din Laboratorul de Chimie Sintetică Biofuncțională de la RIKEN PRI au testat un sistem pentru introducerea unui catalizator metalic în celule și utilizarea acestuia, împreună cu excesul de monoxid de carbon, pentru a crea un compus bioactiv toxic. Deoarece celulele canceroase au un exces de monoxid de carbon, în timp ce celulele sănătoase nu, doar celulele canceroase sunt expuse la medicamentul citotoxic.
Echipa s-a concentrat pe monoxidul de carbon deoarece acesta poate fi utilizat de complexe organometalice numite palladacicli pentru a produce compusul organic fenantridinonă. Mai mulți derivați de fenantridinonă sunt citotoxici, adică ucid celulele, și au fost deja utilizați în medicamente anticanceroase. Totuși, simpla introducere a palladacicli în celulele tumorale nu are efect, deoarece catalizatorul metalic din centrul său este distrus rapid de molecule speciale din interiorul celulelor, precum glutationul. Pentru a depăși această problemă, Tanaka s-a bazat pe specialitatea unică a laboratorului său: reacții catalizate de metale in vivo. Construind pe studiile anterioare, au plasat un palladacicl în albumină, o proteină comună găsită în sânge. Complexul albumină–palladacicl poate călători în siguranță în sânge, iar atunci când intră în celule, catalizatorul metalic palladiu este protejat.
Cercetătorii au testat acest sistem în mai multe etape. În primul rând, au analizat o colecție de palladacicli pentru a găsi pe cel care produce cea mai mare cantitate de fenantridinonă. Apoi, au incubat complexul albumină–palladacicl timp de 48 de ore cu linii de celule canceroase umane de ficat, col uterin, sân și plămâni, precum și cu o linie de celule noncanceroase. După cele 48 de ore, au detectat produsul dorit în liniile canceroase, dar nu în celulele normale. Acest lucru a arătat atât că complexul a protejat catalizatorul de glutation, cât și că vizează specific celulele canceroase – reacția a avut loc doar în aceste celule. Câteva ajustări au asigurat că produsul se va detașa de complex și va putea circula liber în celulă. Odată ce acest lucru a fost confirmat, au modificat complexul albumină–palladacicl astfel încât reacția să producă un tip specific de fenantridinonă, care este extrem de toxic și utilizat în medicamente anticanceroase. Când a fost testat în linia de celule canceroase hepatice, au observat medicamentul fiind produs în interiorul celulelor, care au suferit ulterior din cauza efectelor toxice ale acestuia.
Existența monoxidului de carbon în sânge reprezenta o preocupare potențială, deoarece declanșarea accidentală a producției de medicament toxic în sânge în timpul transportului ar putea ucide celulele sanguine înainte de a ajunge la locația țintă. Cu toate acestea, la testare, sângele a rămas liber de medicament, probabil deoarece monoxidul de carbon din sânge este legat de hemoglobină, făcându-l indisponibil pentru reacție.
Această lucrare reprezintă un avans important în chimia sintetică terapeutică in vivo. În strategia noastră terapeutică, moleculele prezente în mod natural sau generate în organism – inclusiv metabolitele asociate cu boli – sunt utilizate ca materii prime chimice endogene pentru a sintetiza molecule terapeutice direct la locul bolii.
Următorul pas este trecerea de la liniile celulare cultivate la modele animale.
