Jedna platforma dla wykrywania wielu biomarkerów nowotworowych
Poziomy enzymów proteolitycznych w guzach litych lub w niektórych płynach pozakomórkowych są zazwyczaj podwyższone i stanowią użyteczne biomarkery dla nowotworów piersi, jelita grubego i trzustki. Jednak ich dokładna rola nie została dotąd poznana. Innowacyjna metoda badania enzymów nowotworowych Aby lepiej zrozumieć wpływ proteaz na metabolizm guzów, naukowcy z finansowanego przez UE projektu PROVIST wykorzystali mysie modele z pozyskanymi od pacjentów ksenograftami nowotworów, a następnie przy pomocy innowacyjnej techniki analitycznej (cytometrii masowej) określili ekspresję różnych proteaz. Podczas projektu badawczego podjętego dzięki wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie”, badacze zsyntetyzowali chemiczne sondy do selektywnego wykrywania różnych związanych z chorobami nowotworowymi proteaz, takich jak kaspazy, legumaina oraz katepsyny B, L i S. Innowacyjność tego rozwiązania wynika z faktu, że sondy zostały oznakowane stabilnymi izotopami metali z grupy lantanowców, dzięki czemu nadawały się do cytometrii masowej. Cytometria masowa to nowoczesna technika umożliwiająca jednoczesną analizę ponad 40 parametrów w jednej próbce. Zespół projektu PROVIST zastąpił przeciwciała, które są do tego celu tradycyjnie wykorzystywane, niewielkimi chemicznymi sondami, które wykrywają jedynie aktywną postać proteaz. Aby tego dokonać, badacze wykorzystali technologię biblioteki hybrydowych, kombinowanych substratów opracowaną w laboratorium prof. Drąga na Politechnice Wrocławskiej. Zalety platformy PROVIST Jak wyjaśnia pracownik naukowy, dr Marcin Poręba: „Nasza metodologia przezwycięża obecne ograniczenia związane z jednoczesną analizą wielu proteaz związanych z rozwojem chorób nowotworowych”. Co istotne, w ramach projektu PROVIST stworzono sondy z uwzględnieniem nakładających się swoistości względem substratów w przypadku kaspaz i katepsyn. Ponadto, wykorzystując na potrzeby detekcji izotopy metali o unikalnych pikach spektrum masowego zamiast fluoroforów, podejście PROVIST eliminuje problem nakładania się sygnałów i umożliwia monitorowanie większej ilości parametrów komórkowych w ramach jednej analizy. Stworzone przez zespół projektowy sondy zostały ocenione na enzymach rekombinowanych oraz in vitro w hodowlach komórek nowotworowych. Następnie użyto ich do badania komórek guzów ex vivo, pochodzących z ksenograftów modeli mysich, co było doskonałą okazją do badania metabolizmu ludzkich nowotworów. Ponadto badacze zsyntetyzowali i przetestowali inhibitory kaspaz w komórkach nowotworowych, co pozwoliło zwalidować cytometrię masową, jako technikę odpowiednią do równoczesnego monitorowania aktywności wielu proteaz w układach biologicznych. Zespół planuje w przyszłości zastosowanie wyników tych doświadczeń w badaniach próbek ludzkiej krwi, aby dokładnie przeanalizować zależności między nowotworami a stanem zapalnym. „Naszym długofalowym celem jest stworzenie zestawu narzędzi składających się z chemicznych sond, które pomogą odkryć metabolizm enzymów w nowotworach”, podkreśla dr Poręba. Pomoże to określić, dlaczego niektórzy pacjenci z chorobami nowotworowymi nie reagują na leczenie, a tym samym umożliwić lekarzom personalizację terapii względem choroby pacjenta. Nowotwory to jedne z najbardziej wyniszczających chorób, które każdego roku powodują miliony zgonów. Złożony z selektywnych sond zestaw narzędzi PROVIST wesprze badania związane z nowotworami. Dr Poręba jest przekonany, że „łącząca w sobie chemię, cytometrię masową i modele nowotworów platforma PROVIST pomoże zgłębić naturę ważnych dla medycyny enzymów, co będzie miało ważne implikacje dla społeczeństwa”. Wdrożenie tej platformy umożliwia dokładniejszą diagnostykę pacjentów oraz odkrywanie nowych, bardziej dostosowanych i spersonalizowanych terapii przeciwnowotworowych.
Słowa kluczowe
PROVIST, nowotwór, proteaza, sonda chemiczna, cytometria masowa, kaspaza, katepsyna, izotop
