Fot. Naukowcy z Instytutu Fizyki PAN we współpracy z naukowcami ze szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego opracowali nanocząstki z tlenku cynku i tlenku cyrkonu. Mają być one jak koń trojański dostarczany do komórek. Zdrowe komórki szybko rozpoznają w nich podstęp, a komórki nowotworowe nie. W nanokoniu trojańskim ukrywać się będą związki, które zdemaskują komórki nowotworowe lub zniszczą je od środka.
Nanocząstki przeszły już pozytywnie testy toksykologiczne in vitro i in vivo. Odbyły się też już pierwsze badania w klinice weterynaryjnej. – Przeprowadzono badania szczurka, „pacjenta” kliniki. Szczurek źle się czuł, ale nie było wiadomo, co mu dolega. Podaliśmy mu do wypicia zawiesinę z naszymi nanocząstkami zawierającymi cząstki magnetyczne. Dzień później wykonaliśmy badanie w rezonansie magnetycznym i zauważyliśmy silny sygnał pochodzący od tych nanocząstek w węzłach chłonnych. Dzięki temu mogliśmy wskazać, że tam zlokalizowany jest nowotwór. Zwierzę zoperowano, a szczurek odzyskał wigor i wyzdrowiał – opowiada w rozmowie z PAP prof. Marek Godlewski z IF PAN.
Od badania na pojedynczym szczurku do badania na ludziach jeszcze daleka i kosztowna droga, ale wyniki te dają nadzieję, że pomysł polskich naukowców naprawdę ma potencjał na zastosowanie.
Prof. Godlewski wyjaśnia, że od początku priorytetem w badaniach było to, by nanocząstki – które wnikać będą do komórek w całym organizmie – były dla pacjenta całkowicie bezpieczne. Dlatego zdecydowano się zastosować nanocząstki z tlenku cynku (ZnO). ZnO to związek znany od dawna i stosowany np. w przemyśle kosmetycznym w zasypkach czy kremach UV, lub w stomatologii do tymczasowych wypełnień. To związek, z którym organizm dosyć łatwo sobie radzi. Alternatywnym pomysłem są nanocząstki z tlenku cyrkonu – (ZrO2) również związku biokompatybilnego. Te nanocząstki w organizmie są w stanie przetrwać nieco dłużej niż tlenek cynku. Z takich właśnie związków można wytwarzać nanometrowych rozmiarów „konie trojańskie” i dołączać do nich różne dodatki.
Wyzwaniem było wytworzenie nanocząstek, które będą odpowiednich rozmiarów. Za małe obiekty nie byłyby bowiem usuwane ze zdrowych komórek, a zbyt duże nanocząski – w ogóle nie przedostaną się do wnętrza komórki.
– Komórki nowotworu gwałtownie się mnożą i rosną, a przez to ich błony komórkowe bywają mniej szczelne niż błony zdrowych komórek. A w dodatku w komórkach tych brakuje pewnych mechanizmów oczyszczania, czyli usuwania ciał obcych. Dlatego nasze cząstki są w stanie wnikać do komórek nowotworu i tam już pozostawać – tłumaczy fizyk.
W IF PAN wytworzono cząstki, które – jak zapewnia prof. Godlewski – około 24. godziny po podaniu są w większości usunięte ze zdrowych komórek. Po tym czasie zostają przede wszystkim w komórkach nowotworowych i w wątrobie (to oczyszczalnia organizmu).
Prof. Godlewski wyjaśnia, że nanocząstki, które opracowano w IF PAN są niczym keks. Zamiast bakalii można do nich dodać różne związki. Mogą być to np. znaczniki fluorescencyjne, które świecą oświetlone światłem lasera. Dzięki temu lekarz operując pacjenta może oświetlić operowane miejsce i zobaczyć, które komórki należy wyciąć, żeby wyeliminować nowotwór.
– Testowaliśmy kilka typów nowotworów, w każdym z nich to działało – mówi o znacznikach prof. Godlewski. Wymienia, że rozwiązanie sprawdzano in vivo m.in. na nowotworze płuca czy trzustki. – Badanie te prowadzono w laboratoriach SGGW przez grupę mojego syna Michała Godlewskiego, profesora SGGW – dodaje naukowiec.
„Nanocząstkowy keks” może zawierać również inne znaczniki – np. magnetyczne związki lub domieszki. Dzięki temu możliwa będzie diagnoza nowotworu w badaniu rezonansu magnetycznego (MRI). Naukowiec z IF PAN ma nadzieję, że znaczniki przygotowane przez jego zespół będą na tyle bezpieczne dla pacjenta, że można je będzie stosować – w razie potrzeby – nawet kilka razy w tygodniu. A to jest istotne, kiedy rozpoczyna się terapię.
Kolejnym elementem, który można dodać do nanoobiektów z IF PAN, jest lek przeciwnowotworowy – np. stosowany w chemioterapii. Prof. Godlewski tłumaczy, że lek zaczyna się uwalniać z nanocząstek dopiero po jakimś czasie – kiedy „koń trojański” pozostanie już tyko w komórkach nowotworowych. W ten sposób będzie można prowadzić chemioterapię selektywnie – nie wyniszczając zdrowych komórek organizmu, tylko celując w komórki zmutowane. – Jeżeli ograniczymy obszar działania leku, będzie można dostarczyć do nowotworu dawkę leku, większą niż dotąd, a ciągle bezpieczną dla pacjenta – opowiada prof. Godlewski. I wyjaśnia, że w ten sposób można dotrzeć do komórek rozproszonych w różnych miejscach organizmu albo zlokalizowanych w takich miejscach organizmu, gdzie operacyjne usunięcie nowotworu jest już niemożliwe (np. w mózgu).
Fizyk wyjaśnia, że jego zespół był odpowiedzialny w tych badaniach za wytworzenie biokompatybilnych nanocząstek o odpowiednich właściwościach i za to, by wprowadzić do nich elementy znacznikowe. Za testy na organizmach odpowiadali naukowcy z SSGW. Naukowiec ma nadzieję, że jego pomysłem zainteresują się inwestorzy z firm farmaceutycznych.
