Trójwymiarowy model komórki pomoże znaleźć kandydatów na leki zwalczające raka mózgu
Glejak wielopostaciowy to najbardziej agresywny typ nowotworów, które mają swój początek w mózgu. Tak jak w przypadku wielu innych typów nowotworu, choroba zaczyna się od mutacji DNA w jednej komórce, co prowadzi do niekontrolowanego podziału komórek i zajęcia sąsiadujących tkanek. Każdego roku nowotwór ten atakuje około 4–5 na 100 000 osób dorosłych w Europie, co oznacza, że jest najczęściej występującym nowotworem ośrodkowego układu nerwowego. Bez leczenia średnia długość życia po postawieniu diagnozy to zaledwie 3 miesiące. Korzystając ze wsparcia z działania „Maria Skłodowska-Curie”, twórcy projektu BRAINHIB starają się znaleźć nowe leki zwalczające glejaka. Poszukują zwłaszcza substancji zdolnych do pokonywania bariery krew-mózg. Zespół prowadzi badania na Uniwersytecie w Edynburgu, będącym gospodarzem projektu. Badacze przetestowali nowo stworzone związki molekularne będące potencjalnymi kandydatami na leki. Ulepszyli oni również stosowane obecnie modele badania choroby, włączając w nie komórki pozyskane od pacjentów, u których przeprowadzono operację chirurgiczną. Prace zaowocowały utworzeniem dużej biblioteki obiecujących cząsteczek jako potencjalnego lekarstwa na glejaka i inne choroby. Dodatkowo opracowano trójwymiarowe modele z komórek pozyskanych od pacjentów, które dokładniej odwzorowują chorobę. „Dysponowanie narzędziami pozwalającymi na zweryfikowanie potencjału cząsteczek na wczesnym etapie może przyspieszyć proces odkrywania nowych leków o zdolności patentowej”, stwierdza Teresa Valero, badaczka i stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie”.
Cząsteczki i modele
Po połączeniu chemicznych budulców w celu utworzenia cząsteczek, które mogą okazać się użyteczne jako kandydaci na leki, dodano je do pożywki hodowlanej komórek glejaka. Po pięciu dniach zespół zmierzył wzrost komórek glejaka, porównując je z posiewami, do których nie dodano tych cząsteczek. Cząsteczki przetestowano też na zdrowych komórkach bariery krew-mózg, aby wykluczyć ich toksyczne działanie. Jako potencjalnych kandydatów na leki wybrano cząsteczki, co do których wykazano zarówno bezpieczne właściwości, jak i działanie antynowotworowe. „Ten cykl iteracyjny kończy się, gdy jeden lub wiele leków wydajnie wstrzymuje rozwój komórek glejaka, nie wpływając przy tym na zdrowe komórki. Najlepsze wyłonione inhibitory – nasze „strzały w dziesiątkę” – zbadano następnie, by ustalić, w jaki sposób działają”, wyjaśnia Valero. Leki, których skuteczność potwierdzono, muszą powstrzymywać rozwój jednego lub kilku białek w komórkach nowotworowych. Zespół zastosował tak zwane techniki proteomiczne, aby określić te wybrane białka, cele onkologiczne i lepiej zrozumieć strukturę leku oraz jego działanie. Techniki proteomiczne wykorzystano również, by przewidzieć skutki uboczne, jako że wynikają one zwykle z wyznaczenia na cele niewłaściwych białek. Zespół ustalił, że wszystkie najbardziej obiecujące cząsteczki atakowały te same dwa cele onkologiczne, by wstrzymać rozwój komórek glejaka. Jako że kolejny etap opracowywania leku wiązałby się z prognozowaniem, w jaki sposób leki zachowałyby się w ludzkim ciele, zespół opracował trójwymiarowy model komórkowy. Opierał się on na komórkach pozyskanych od pacjenta, zapewnionych przez bank komórek Glioma Cellular Genetics Resource na Uniwersytecie w Edynburgu. „Dzięki dokładniejszemu odwzorowaniu tego, co dzieje się w organizmie pacjentów, te trójwymiarowe posiewy pozwalają lepiej przewidywać skuteczność proponowanych leków”, zauważa Valero.
Niezaspokojona potrzeba medyczna
Obecnie najlepszy sposób leczenia glejaka polega na chirurgicznym usunięciu guzów oraz zastosowaniu radioterapii i chemioterapii, w tym leku o nazwie temozolomid. Nawet przy najbardziej skutecznym dostępnym leczeniu średnia przeżywalność to 10 do 15 miesięcy. „Odkrycie tych nowych leków oraz nasz nowy trójwymiarowy model badawczy otwierają nową drogę dla leczenia tej groźnej choroby”, stwierdza Valero. Wyniki projektu BRAINHIB zainspirowały twórców większego projektu na Uniwersytecie w Edynburgu do zsyntetyzowania i przetestowania obiecujących oryginalnych cząsteczek chemicznych w tych nowych trójwymiarowych modelach.
Słowa kluczowe
BRAINHIB, nowotwór, glejak wielopostaciowy, glejak, mózg, DNA, komórka, leki, trójwymiarowy model komórki, związki cząsteczkowe, cele onkologiczne