Nowa superbroń w walce przeciwko nowotworom złośliwym

Nowotwór złośliwy to bardzo przebiegła i łatwo przystosowująca się choroba. Żeby go pokonać, jak uważa Paula Hammond, naukowiec zajmujący się badaniami medycznymi i wykładowczyni, potrzebujemy nowego i potężnego sposobu ataku. Hammond, razem z kolegami z MIT, stworzyła nanocząsteczkę jednej setnej wielkości włosa, żeby walczyć z najbardziej agresywnymi, odpornymi na leki rodzajami nowotworów złośliwych. Dowiedz się więcej o tej molekularnej superbroni i dołącz do poszukiwania prowadzonego przez Hammond, mającego na celu pokonanie choroby, która dotyka nas wszystkich.

Nowotwór złośliwy dotyka nas wszystkich,

szczególnie te jego postaci,
które ciągle nawracają,

bardzo inwazyjne, lekooporne,

które nie poddają się leczeniu medycznemu,

nawet jeśli atakujemy najlepszymi lekami.

Inżynieria na poziomie molekularnym,

praca na najmniejszej ze skal,

daje fascynujące, nowe możliwości

zwalczania najbardziej agresywnych
rodzajów nowotworów złośliwych.

Nowotwór złośliwy to przebiegła choroba.

Na szczęście z pewnymi jego postaciami

radzimy sobie relatywnie dobrze

za pomocą znanych i skutecznych leków
i zabiegów chirurgicznych.

Są jednak rodzaje nowotworów złośliwych,

które nie reagują na te sposoby leczenia,

dlatego nowotwór pozostaje lub wraca,

nawet po ataku lekami.

Można sobie wyobrazić,
że bardzo agresywne rodzaje nowotworów

są niczym szwarccharaktery z komiksu.

Są przebiegli, łatwo się przystosowują

i doskonale posiedli sztukę przetrwania.

Jak w przypadku większości
dzisiejszych szwarccharakterów,

ich niezwykłe moce pochodzą
z mutacji genetycznych.

Geny, które uległy zmianie
wewnątrz komórek nowotworowych,

umożliwiają i kodują nowe,
niewyobrażalne sposoby przetrwania,

co umożliwia nowotworowi złośliwemu

przetrwać najlepsze zabiegi chemioterapii.

Jednym z przykładów jest sztuczka,
w której gen pozwala komórce,

już wtedy, kiedy zbliża się do niej lek,

wypchnąć ten lek,

zanim przyniesie jakikolwiek skutek.

Komórka skutecznie "wypluwa" lek.

To tylko jeden z przykładów
wielu genetycznych sztuczek,

które ma w zanadrzu
szwarccharakter, nowotwór złośliwy.

Wszystko dzięki zmutowanym genom.

Mamy przed sobą szwarccharakter
o niesamowitych mocach.

Dlatego potrzeba nowego
i potężnego sposobu ataku.

Możemy wyłączyć gen.

Kluczem jest zbiór cząsteczek
zwanych siRNA,

krótkich sekwencji genetycznego kodu,

które nakierowują komórkę
na zablokowanie określonego genu.

Każda cząsteczka siRNA
potrafi wyłączyć konkretny gen

wewnątrz komórki.

Od czasu tego odkrycia

naukowcy są bardzo zainteresowani tym,

jak wykorzystać w medycynie
cząsteczki hamujące ekspresję genów.

Problem w tym,

że siRNA działa skutecznie
wewnątrz komórki.

Jeśli zostanie poddany działaniu enzymów,

które są w krwiobiegu lub tkankach,

wtedy od razu się rozpada.

Musi zostać zapakowany i chroniony
podczas podróży w organizmie

w drodze do punktu docelowego
wewnątrz komórki nowotworowej.

Oto nasza strategia.

Najpierw podamy komórce nowotworowej
dawkę siRNA hamującego ekspresję genów,

i wyciszymy geny
odpowiedzialne za przeżycie,

a potem pokonamy ją za pomocą
leku antynowotworowego.

Jak tego dokonamy?

Przy użyciu inżynierii molekularnej

możemy zaprojektować superbroń,

która może się przemieszczać
po krwiobiegu,

ale musi być bardzo mała.

Musi być tak mała, żeby wniknąć
w tkankę nowotworu,

i odpowiednio mała, żeby zostać pobrana
przez komórkę nowotworową.

Żeby zrobić to dobrze,

musi mierzyć około jednej setnej
wielkości ludzkiego włosa.

Przyjrzyjmy się temu,
jak można zbudować taką nanocząsteczkę.

Zacznijmy od jej rdzenia.

To mała kapsułka zawierająca
lek antynowotworowy.

To trucizna, która uśmierci
komórkę nowotworową.

Wokół rdzenia owiniemy cienką powłokę,

nanometrowej wielkości warstwę siRNA.

To zahamuje ekspresję genów.

siRNA jest silnie elektroujemny,

dlatego możemy go ochronić

warstwą pozytywnie naładowanego polimeru.

Dwie przeciwnie naładowane
cząsteczki przyciągną się do siebie

dzięki przyciąganiu się ładunków,

które zapewnia nam ochronną warstwę

zapobiegającą rozpadowi siRNA we krwi.

Prawie skończyliśmy.

(Śmiech)

Jest jeszcze jedna duża przeszkoda,
o której należy pomyśleć.

To chyba największa z przeszkód.

Jak użyjemy tej superbroni?

Każda dobra broń musi mi mieć cel.

Musimy skierować tę superbroń
przeciwko komórkom szwarccharakterów,

które znajdują się w nowotworze.

Nasze ciało ma naturalny,
immunologiczny system ochrony,

komórki znajdujące się w krwiobiegu,

które wyłapują ciała obce,

żeby je zniszczyć i wyeliminować.

Nasza nanocząsteczka
jest uznana za ciało obce.

Musimy ją przemycić,
omijając system ochronny nowotworu.

Musimy ominąć mechanizm
eliminacji obcego ciała,

maskując ją.

Dodajemy jeszcze jedną
elektroujemną warstwę

wokół nanocząsteczki,

co służy dwóm celom.

Po pierwsze, zewnętrzna warstwa
składa się z naturalnie naładowanych,

wysoko uwodnionych polisacharydów,
które występują w organizmie.

Tworzy to chmurę cząsteczek wody
wokół nanocząsteczki,

która daje efekt "szaty niewidzialności".

"Szata niewidzialności"
pozwala nanocząsteczce

przemieszczać się po krwiobiegu

wystarczająco długo i daleko,
żeby dostać się do nowotworu,

nie zostając wyeliminowaną z organizmu.

Po drugie, warstwa zawiera cząsteczki,

które łączą się z komórką nowotworową.

Kiedy się połączą, komórka nowotworowa
wchłania nanocząsteczkę,

i dzięki temu mamy nanocząsteczkę
wewnątrz komórki nowotworowej,

gotową do ataku.

Dobrze! Czuję to samo. Idziemy dalej!

(Brawa)

Najpierw zostaje wykorzystane siRNA.

Działa przez wiele godzin,

dając czas na wyciszenie i zahamowanie
genów odpowiedzialnych za przeżycie.

Unieruchomiliśmy
genetyczne supermocarstwo.

Pozostaje komórka nowotworowa
bez specjalnych mechanizmów obrony.

Następnie lek antynowotworowy
wydostaje się z rdzenia

i niszczy komórkę nowotworową
gładko i skutecznie.

Dzięki odpowiedniej liczbie
cząsteczek hamujących ekspresję genów

można walczyć z różnymi rodzajami mutacji,

dając szansę na pozbycie się nowotworów,

bez pozostawienia jakichkolwiek śladów.

Jak działa nasza strategia?

Przetestowaliśmy
nanocząsteczki na zwierzętach,

wykorzystując bardzo agresywny rodzaj
potrójnie negatywnego raka piersi,

którego gen

usuwa lek antynowotworowy
zaraz po jego podaniu.

Zazwyczaj doxorubicyna, w skrócie "dox",
jest lekiem antynowotworowym

używanym w pierwszej linii obrony
przeciwko rakowi piersi.

Najpierw podaliśmy zwierzętom rdzeń z dox.

Guz spowolnił tempo wzrostu,

ale nadal rósł szybko,

podwajając wielkość w ciągu dwóch tygodni.

Następnie spróbowaliśmy
naszej połączonej superbroni.

Nanowarstwowa cząsteczka z siRNA
przeciwko pompie infuzyjnej,

a dodatkowo w jej rdzeniu dox.

Odkryliśmy, że nie tylko
guzy przestały rosnąć,

ale zmniejszyły rozmiar,

i zostały wyeliminowane
w niektórych przypadkach.

Guzy ulegały reemisji.

(Brawa)

Co ważne w tej metodzie,
można to personalizować.

Możemy dodać wiele różnych warstw siRNA,

żeby skierować je przeciwko wielu mutacjom
i mechanizmom obronnym nowotworu.

Możemy umieścić różne leki
w rdzeniu nanocząsteczki.

Lekarze uczą się, jak badać pacjentów,

i rozumieć genetyczne typy nowotworów,

co pozwoli określić, którzy pacjenci
mogą skorzystać z tej strategii,

i które cząsteczki hamujące geny
można wykorzystać.

Rak jajnika porusza mnie szczególnie.

To agresywna forma nowotworu złośliwego,

po części dlatego,
że wykrywa się go bardzo późno,

kiedy jest bardzo zaawansowany,

i wstępują liczne mutacje genetyczne.

Po pierwszym cyklu chemioterapii

rak powraca u 75% pacjentek.

Zazwyczaj powraca
w postaci odpornej na lek.

Bardzo złośliwa forma raka jajnika

to jeden z największych szwarccharakterów.

Teraz kierujemy przeciw niemu superbroń,

żeby go pokonać.

Jako badaczka

nie mam zazwyczaj kontaktu z pacjentami.

Jednak niedawno spotkałam
matkę o imieniu Mimi,

która przeżyła raka jajnika,
i jej córkę Paige.

Głęboko zainspirował mnie optymizm i siła,

którą miała matka i córka,

i ich opowieść o odwadze i wsparciu.

Podczas tego spotkania
mówiłyśmy o różnych technologiach

skierowanych przeciw nowotworom złośliwym.

Mimi miała łzy w oczach,

kiedy tłumaczyła,
jak wiedza o tych wysiłkach

daje nadzieję dla przyszłych pokoleń,

włączając w to jej córkę.

Poruszyło mnie to.

Nie chodzi jedynie o tworzenie
"eleganckiej" nauki.

Chodzi o poprawę życia.

Chodzi o zrozumienie potęgi inżynierii

w skali molekularnej.

Kiedy studenci tacy jak Paige
będą rozwijać się zawodowo,

stworzą nowe możliwości walki

z poważnymi problemami
zdrowotnymi na świecie,

włączając w to raka jajnika,
choroby neurologiczne i zakaźne.

Tak jak inżynieria chemiczna
otworzyła przede mną drzwi

i pokazała sposób na inżynierię

na najmniejszej ze skal,
molekularnej skali,

żeby leczyć na skalę człowieka.

Dziękuję.

(Brawa)