Polscy naukowcy chcą przechytrzyć raka. Pomoże im w tym kosmiczna technologia

Nowa szansa, gdy chemia już nie działa

Dla pacjentów onkologicznych zmagających się z opornością na leki to odkrycie może oznaczać powrót do skutecznego leczenia i szansę na pokonanie choroby. Dzięki badaniom wrocławskich naukowców, standardowe chemioterapeutyki mogą ponownie niszczyć komórki rakowe, które dotychczas skutecznie się przed nimi broniły. W praktyce przełoży się to na wyższy odsetek wyleczeń oraz możliwość precyzyjnego dopasowania terapii do konkretnego organizmu przed podaniem pierwszej dawki leku.

Co ma kosmos do leczenia raka?

Większość badań onkologicznych odbywa się w warunkach ziemskich. Zespół prof. Julity Kulbackiej z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu postanowił jednak sprawdzić, jak na nowotwory wpływa zmiana grawitacji. Do symulacji stanu mikrograwitacji w laboratorium badacze wykorzystują bioreaktory i klinostaty. Brak silnego przyciągania ziemskiego diametralnie zmienia zachowanie komórek, czyniąc je znacznie bardziej podatnymi na działanie chemioterapii. 

– Na co dzień w laboratorium w ogóle nie myślimy o grawitacji, bo jest tak oczywista, że staje się niewidzialna. Tymczasem dla komórki jest ona jednym z podstawowych sygnałów mechanicznych. Kiedy ten sygnał znika lub się zmienia, komórka zaczyna się przebudowywać, zmienia organizację cytoszkieletu, sposób kontaktu z otoczeniem i funkcjonowanie. Właśnie dlatego mikrograwitacja jest tak cennym narzędziem badawczym – wyjaśnia prof. Julita Kulbacka.

I żeby było jasne: pacjent nie musi lecieć w kosmos ani być poddawany żadnym skomplikowanym symulacjom grawitacyjnym. Jedynym fizycznym działaniem, któremu poddawany jest pacjent, jest standardowe pobranie próbki jego komórek nowotworowych (np. podczas zwykłej biopsji).

Sposób na oszukanie komórek nowotworowych

Kluczowym celem projektu jest walka z tzw. opornością wielolekową (MDR), która stanowi jedną z głównych przyczyn niepowodzeń we współczesnej onkologii. Wrocławscy naukowcy przetestowali swoje założenia na modelach raka żołądka opornego na doksorubicynę oraz raka jajnika odpornego na cisplatynę. Połączenie symulowanej mikrograwitacji z lekami doprowadziło do zatrzymania cyklu komórkowego, uszkodzeń DNA komórek nowotworowych oraz zahamowania ich namnażania i ruchliwości.

– Nie chodzi wyłącznie o to, że komórki są bardziej wrażliwe na lek. Mikrograwitacja przebudowuje cytoszkielet, osłabia adhezję komórek oraz zmienia organizację błony komórkowej i tzw. tratw lipidowych – wyjaśnia prof. Julita Kulbacka. – To właśnie w tych strukturach zakotwiczone są białka odpowiedzialne za wypompowywanie leków z komórki i rozwój oporności na leczenie. Mówiąc najprościej, mikrograwitacja rozregulowuje mechanizmy, na których opiera się lekooporność nowotworów.

Miniaturowe laboratoria rewolucją w diagnostyce

We współpracy z Politechniką Wrocławską, Uniwersytetem Przyrodniczym oraz Instytutem Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN opracowano tzw. platformy Lab-on-a-Chip. To miniaturowe urządzenia, które mieszczą funkcje całego laboratorium medycznego na jednej małej płytce. Potrafią one automatycznie utrzymywać przy życiu komórki, samodzielnie kontrolując ich temperaturę, wilgotność oraz dopływ gazów. Dzięki temu pozwalają na błyskawiczne diagnozowanie chorób oraz testowanie skuteczności leków bezpośrednio na komórkach konkretnego pacjenta. 

Zamiast podawać pacjentowi silną chemioterapię „w ciemno” i czekać miesiącami na efekty, lekarze umieszczają pobrane od niego komórki rakowe na płytce Lab-on-a-Chip. Tam testują różne kombinacje leków i od razu widzą, która terapia najskuteczniej niszczy dany nowotwór, zanim jeszcze chory otrzyma pierwszą dawkę. Pacjent nie będzie leczony w stanie mikrograwitacji. Naukowcy używają grawitacji wyłącznie w laboratorium jako narzędzia do „rozbrojenia” raka i podejrzenia, które mechanizmy obronne komórek ulegają wtedy uszkodzeniu. Ta wiedza pozwoli stworzyć zupełnie nowe leki, które pacjenci będą przyjmować w tradycyjny sposób na Ziemi, ale z ominięciem dotychczasowej lekooporności.

Technologia ta ma przynieść trzy korzyści: szybką diagnostykę blisko pacjenta, medycynę spersonalizowaną oraz zdalne monitorowanie zdrowia w telemedycynie.