Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Ιλινόι στο Σικάγο (UIC) ανέπτυξαν μια καινοτόμο αντικαρκινική θεραπεία αξιοποιώντας βακτήρια που βρίσκονται φυσικά μέσα στους όγκους, με στόχο να διακόψουν την ενεργειακή τροφοδοσία των καρκινικών κυττάρων. Αντί να καταστρέφει απευθείας τα καρκινικά κύτταρα, η νέα θεραπεία παρεμβαίνει στον μηχανισμό παραγωγής ενέργειάς τους.
Σε πειραματικά μοντέλα καρκίνου του προστάτη, η θεραπεία αποδείχθηκε ιδιαίτερα αποτελεσματική όταν χορηγήθηκε μαζί με ακτινοθεραπεία, επιβραδύνοντας σημαντικά την ανάπτυξη των όγκων. Το βασικό συστατικό είναι ένα συνθετικό πεπτίδιο που ονομάζεται aurB, το οποίο προέρχεται από μια βακτηριακή πρωτεΐνη. Όταν εισέρχεται στα καρκινικά κύτταρα, το aurB διαταράσσει τη λειτουργία των μιτοχονδρίων, δηλαδή των δομών που είναι υπεύθυνες για την παραγωγή ενέργειας. Χωρίς αυτή την παροχή ενέργειας, τα καρκινικά κύτταρα δυσκολεύονται να επιβιώσουν και να πολλαπλασιαστούν.
«Τα μιτοχόνδρια είναι πολύ σημαντικά για την επιβίωση ενός κυττάρου. Είναι τα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας», δήλωσε ο Τόρου Γιαμάντα, κύριος συγγραφέας της μελέτης, αναπληρωτής καθηγητής στα τμήματα χειρουργικής και βιοϊατρικής μηχανικής του UIC και μέλος του Κέντρου για τον Καρκίνο του Πανεπιστημίου του Ιλινόι.
«Πολλά καρκινικά κύτταρα παρουσιάζουν μεταβολές στον αριθμό και τη δραστηριότητα των μιτοχονδρίων, καθώς ένα καρκινικό κύτταρο πρέπει να αναπτύσσεται επιθετικά και ταχέως. Ως εκ τούτου, τα μιτοχόνδρια αποτελούν ιδανικό στόχο για αντικαρκινική θεραπεία», εξήγησε.
Η αναζήτηση αντικαρκινικών ουσιών μέσα στα βακτήρια των όγκων
Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και χρόνια ότι οι όγκοι περιέχουν βακτήρια στο μικροπεριβάλλον τους. Η ομάδα του Γιαμάντα ξεκίνησε πρόσφατα να εξετάζει αυτά τα μικρόβια ως πιθανές πηγές αντικαρκινικών ενώσεων. Προηγούμενη έρευνα του εργαστηρίου του Γιαμάντα είχε εντοπίσει μια βακτηριακή πρωτεΐνη που ονομάζεται cupredoxin και μπορούσε να καταστείλει την ανάπτυξη όγκων. Οι πρωτεΐνες αυτές περιέχουν χαλκό και βοηθούν στη μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ άλλων πρωτεϊνών. Η ομάδα ανέπτυξε ένα πεπτιδικό φάρμακο βασισμένο σε αυτή την πρωτεΐνη και το δοκίμασε εκτενώς, ακόμη και σε κλινικές δοκιμές σε ενήλικες και σε μελέτες παιδικών εγκεφαλικών όγκων.
Ωστόσο, εκείνη η θεραπεία εξαρτιόταν από ένα γονίδιο που ονομάζεται p53, το οποίο δεν λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο σε όλους τους καρκίνους. Το p53 φυσιολογικά βοηθά στην καταστολή των όγκων, αλλά συχνά εμφανίζει μεταλλάξεις- και αυτές διαφέρουν από περίπτωση σε περίπτωση. Ως αποτέλεσμα, το πεπτίδιο ήταν αποτελεσματικό σε ορισμένες περιπτώσεις αλλά όχι σε άλλες.
«Θέλαμε να έχουμε έναν αντικαρκινικό παράγοντα που να μη βασίζεται στη λειτουργία του p53», σημείωσε ο ερευνητής.
Ο ρόλος ενός νέου μηχανισμού
Για να ξεπεράσουν αυτόν τον περιορισμό, οι ερευνητές αναζήτησαν μια βακτηριακή πρωτεΐνη που να στοχεύει τα μιτοχόνδρια. Έτσι εντόπισαν μια άλλη cupredoxin που δρα μέσω αυτής της οδού. Στη νέα μελέτη, η ομάδα ανέλυσε δείγματα όγκων από ασθενείς με καρκίνο του μαστού και χρησιμοποίησε αλληλούχιση DNA για να εντοπίσει τα βακτήρια που περιείχαν. Ένα συγκεκριμένο βακτηριακό είδος τράβηξε την προσοχή των ερευνητών, καθώς περιείχε την πρωτεΐνη cupredoxin auracyanin, η οποία φαίνεται να δρα με παρόμοιο τρόπο με εκείνη που είχε ανακαλυφθεί στην προηγούμενη μελέτη.
Χρησιμοποιώντας αυτή την πρωτεΐνη ως πρότυπο, οι επιστήμονες σχεδίασαν ένα νέο πεπτίδιο που ονομάζεται aurB. Εργαστηριακά πειράματα έδειξαν ότι το aurB εισέρχεται στα μιτοχόνδρια των καρκινικών κυττάρων και συνδέεται με την ATP synthase, ένα βασικό ένζυμο απαραίτητο για την παραγωγή ATP, της κύριας πηγής ενέργειας του κυττάρου.
Η ομάδα δοκίμασε το aurB σε κυτταρικές σειρές χωρίς ενεργό p53 και σε μοντέλα ποντικών με καρκίνο του προστάτη που δεν ανταποκρινόταν πλέον στην ορμονική θεραπεία. Όταν συνδυάστηκε με ακτινοθεραπεία, το aurB μείωσε σημαντικά την ανάπτυξη των όγκων χωρίς εμφανή σημάδια τοξικότητας.
«Ο συνδυασμός ενίσχυσε σημαντικά τη δράση του πεπτιδίου και ο όγκος μίκρυνε», δήλωσε ο Γιαμάντα. «Αυτή η προσέγγιση είναι πολλά υποσχόμενη. Χρησιμοποιώντας ένα καθιερωμένο προκλινικό μοντέλο οστικής μετάστασης στην κνήμη, δείξαμε σημαντική αναστολή της ανάπτυξης του όγκου».
Τα επόμενα βήματα προς την κλινική εφαρμογή
Οι ερευνητές έχουν εξασφαλίσει πατέντα για το aurB και τώρα εξετάζουν πώς θα προχωρήσουν σε κλινικές δοκιμές σε ανθρώπους. Ο Γιαμάντα συνεχίζει να μελετά τα βακτήρια ως πηγή νέων φαρμακευτικών ιδεών. Πιστεύει ότι η auracyanin μπορεί να είναι μόνο μία από πολλές βακτηριακές πρωτεΐνες που θα μπορούσαν να προσαρμοστούν σε μελλοντικές θεραπείες κατά του καρκίνου.
«Υπάρχουν πολλές άλλες βακτηριακές πρωτεΐνες που θα μπορούσαν να αποτελέσουν πηγή αντικαρκινικών φαρμάκων», είπε. «Απλώς δεν τις έχουμε δοκιμάσει ακόμη».
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό «Signal Transduction and Targeted Therapy».
Πηγή: Scitechdaily, ΕΡΤ