Większość prac eksperymentalnych dotyczących tzw. terapii celowanych wykonali pod okiem prof. Opalińskiego bardzo młodzi naukowcy z UWr: doktoranci Aleksandra Chorążewska i Krzysztof Ciura oraz dr Natalia Porębska.
Terapia celowana: przyszłość onkologii
Leczenie nowotworów stanowi jedno z największych wyzwań współczesnej medycyny, generując potężne koszty ekonomiczne dla systemów ochrony zdrowia oraz obciążając społeczeństwo ogromnymi kosztami emocjonalnymi i społecznymi.
W tym kontekście nowoczesne terapie celowane stanowią przyszłość i największą nadzieję onkologii, oferując szansę na radykalne zwiększenie skuteczności leczenia, skrócenie czasu hospitalizacji oraz minimalizację wyniszczających skutków ubocznych u pacjentów.
Opracowanie skutecznych nowoczesnych terapii celowanych w postaci koniugatów lek-przeciwciało (ADC) oraz lek-białko (PDC) opiera się na prostym dogmacie: znajdź antygen o wysokiej ekspresji w guzie i minimalnej w tkance prawidłowej, a następnie wprowadź substancję cytotoksyczną drogą endocytozy.
W praktyce znalezienie takiego „celu idealnego” dla terapii celowanych jest bardzo trudne, a dla części nowotworów do tej pory niemożliwe.
Zespół polskich badaczy z Uniwersytetu Wrocławskiego pod kierownictwem prof. dr hab. Łukasza Opalińskiego i dr Natalii Porębskiej, we współpracy z naukowcami z:
- Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN,
- Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu,
- Goethe University w Frankfurcie,
postanowił przełamać te paradygmaty.
Naukowcy udowadniają, że zamiast szukać unikalnego antygenu, można przejąć kontrolę nad mechanizmem wchłaniania leku – sterując nim równocześnie od zewnątrz, jak i od wnętrza komórki.
Ograniczenia klasycznych ADC
Współczesna onkologia pokłada wielkie nadzieje w tzw. koniugatach lek-przeciwciało (ADC) lub lek-białko (PDC).
To zaawansowane cząsteczki, które składają się z dwóch kluczowych elementów:
- „Wyszukiwacza” (np. białka lub przeciwciała), którego zadaniem jest odnalezienie specyficznego białka (antygenu) na powierzchni komórki rakowej
- „Ładunku wybuchowego” (silnego leku cytotoksycznego), który ma zniszczyć komórkę od środka.
Aby taka teraipa zadziałała, komórka rakowa musi „połknąć” przyczepiony do jej powierzchni lek w procesie zwanym endocytozą. Do tej pory naukowcy szukali takich celów, które występują wyłącznie na komórkach raka, a nie ma ich na zdrowych tkankach.
Prof. Łukasz Opaliński: - Problem w tym, że takich celów molekularnych spełniających te kryteria jest niezwykle mało, przez co wiele typów nowotworów pozostaje bez możliwości celowanego leczenia z użyciem ADC/PDC. Wiele obiecujących białek skreślano z listy, ponieważ znajdowano je również w zdrowych narządach, co groziło śmiertelnymi skutkami ubocznymi dla pacjenta.
Wrocławscy badacze postanowili ominąć te ograniczenia. Wzięli na celownik HSPG (proteoglikany heparanosiarczanowe). - Są to złożone cząsteczki cukrowo-białkowe obficie pokrywające komórki raka trzustki, które napędzają jego agresywność i złośliwość. HSPG występują też na powierzchni wielu innych typów komórek, co według obecnych kryteriów wyklucza je jako cele molekularne w terapiach ADC/PDC – tłumaczy doktorant UWr, Krzysztof Ciura.
Architektura molekularna w służbie wymuszonej endocytozy
Kluczem do sukcesu okazała się unikalna, wielowartościowa (multiwalentna) architektura nowo zaprojektowanego koniugatu o nazwie TriFHS-MMAE.
Ponieważ klasyczne, dwuwartościowe przeciwciała używane dotychczas w ADC opierają się wyłącznie na pasywnej, naturalnej aktywności endocytarnej receptora, nie potrafią one wymusić szybkiej internalizacji.
Polski zespół wykorzystał specyficzne rusztowania oligomeryzacyjne (w modelowej wersji oparte na strukturach tzw. wielokątów GFPp) oraz przeprogramowany czynnik wzrostu fibroblastów (FGF1) aby stworzyć cząsteczkę zdolną do bezpośredniej agregacji (klastrowania) łańcuchów heparanosiarczanowych (HS) na powierzchni komórki. Taki multidotykowy uścisk indukuje gwałtowny, ultraszybki szlak internalizacji: endocytozę zależną od agregacji (ADE).
Celowanie w cukrowe komponenty HSPG (łańcuchy HS) zamiast w samą część białkową drastycznie minimalizuje ryzyko wykształcenia przez nowotwór mechanizmów oporności.
Mapowanie kinomu: Przełącznik bezpieczeństwa w zdrowych komórkach
Pojawiło się jednak klasyczne wyzwanie toksykologiczne. Wysoka obecność HSPG na powierzchni zdrowych komórek sprawiała, że TriFHS-MMAE, efektywnie eliminujący komórki raka trzustki, wykazywał zauważalną toksyczność również wobec prawidłowych komórek.
W tym miejscu badacze zaproponowali rewolucyjne podejście multimodalne, łączące fizyczną architekturę leku z chemiczną modulacją wewnątrzkomórkowych szlaków sygnalizacyjnych. Wykorzystując technologię przesiewu wysokoprzepustowego (High Content Screening – HCS) oraz bibliotekę inhibitorów obejmującą niemal cały kinom, zespół zidentyfikował dotychczas nieznane szlaki regulujące endocytozę ADE HSPG w komórkach trzustki.
- Kluczowym odkryciem było wykazanie, że transformacja nowotworowa tak głęboko zaburza homeostazę sygnalizacyjną, iż zdrowe i złośliwe komórki trzustki używają odmiennych kaskad kinaz do zarządzania procesem ADE – tłumaczy dr Natalia Porębska.
Skuteczność tej strategii została z sukcesem potwierdzona w badaniach przedklinicznych in vivo. Zwierzęta, u których zastosowano priming odpowiednio dobranym modulatorem endocytozy, wykazywały istotne zmniejszenie niespecyficznego akumulowania się TriFHS-MMAE w zdrowych komórkach, tkankach i narządach bogatych w HSPG.
Znaczenie sterowania endocytozą od wewnątrz i od zewnątrz komórki
Praca wrocławskiego zespołu pokazuje, że sterując biologią komórki synchronicznie – od zewnątrz za pomocą geometrii cząsteczki rozpoznającej antygen i od wewnątrz poprzez precyzyjną farmakoterapię inhibitorami– możemy wprowadzać do terapii onkologicznej cele molekularne, które dotychczas uznawano za nieselektywne lub wręcz „niedostępne dla leków”.
- Może to w przyszłości umożliwić leczenie nowotworów, dla których nowoczesne terapie celowane są dotychczas niedostępne, jak rak trzustki, ze względu na brak specyficznych celów molekularnych – mówi Aleksandra Chorążewska.
Źródło: materiały prasowe
