Nový způsob monitorování chování chemoterapeutických léků uvnitř buněk

Vědci udělali neuvěřitelný pokrok ve vývoji terapií rakoviny, které pomáhají pacientům napříč typy rakoviny. Narážejí však na omezení při určování výsledků účinnosti léku a také při zajišťování rovnoměrné distribuce mezi všechny rakovinné buňky kvůli vysoce kompaktní povaze nádorů. Výzkumníci se to snaží změnit tím, že chemoterapeutickým lékům dávají určitý druh chemického „signálu“, který jim umožňuje sledovat uvnitř buněk.

Tento průlomový výzkum se zaměřuje na transformovanou verzi široce používaného léku na chemoterapii, doxorubicinu, díky němuž je dříve nedetekovatelné léčivo detekovatelné.

Tým, který řídí tento výzkum, zahrnuje Craiga Richarda, postdoktorského výzkumného pracovníka z Cancer Center v Illinois (CCIL), a hlavního vědeckého pracovníka společnosti Eli Lily and Company, Pei-Hsuan Hsieh.

Používají verzi doxorubicinu také známou jako DOX-IR, která je modifikována připojením kovového karbonylu, chemické sloučeniny, která vzniká, když je atom kovu navázán na jednu nebo více molekul oxidu uhelnatého, která působí jako značené sledované zařízení absorbováním infračerveného světla, což usnadňuje detekci léku, když se pohybuje rakovinnými buňkami pomocí infračerveného mikroskopu.

Infračervená spektroskopie může vidět chemický podpis doxorubicinu, ale protože je to organická molekula, jeho signál se překrývá se signálem buněk. Je velmi těžké rozlišit tyto signály v buněčném kontextu. Když je to ale označeno, vyniká to velmi jasně díky karbonylové skupině kovu.“

Craig Richard, postdoktorandský výzkumný pracovník v Cancer Center v Illinois

Aby vědci porozuměli DOX-IR, porovnávali rakovinné buňky, které byly léčeny doxorubicinem, s DOX-IR. Bylo zjištěno, že buňky absorbovaly DOX-IR v průběhu času a jeho signál se zvyšoval, když bylo v buňkách koncentrováno více léčiva. DOX-IR jim také umožňuje měřit koncentraci léčiva v jedné buňce. Slibný výsledek studie otevírá cestu pro potenciální personalizované terapie rakoviny.

„To by mohlo mít terapeutický i diagnostický potenciál,“ řekl Richard. „Můžete si vzít tyto karbonyly kovů a můžete jim také dát signály, aby uvolnily oxid uhelnatý, který je na nich (karbonyly kovů) a který lze použít jako léčbu jiných onemocnění včetně rakoviny.“

Jako u každého výzkumu existují omezení v současné metodologii možného použití DOX-IR jako léku pro chemoterapii.

„Přidání infračerveného štítku změní to, jak se lék chová uvnitř buňky,“ řekl Richard. „Upravený lék se nedostane na stejná místa jako nemodifikovaný doxorubicin. Pokud však vytvoříte vazbu, která se za určitých podmínek přeruší, můžete potenciálně obnovit normální aktivitu doxorubicinu a přitom zachovat infračervenou značku uvnitř buňky.“

Použití infračervené spektroskopie ukazuje, jak se tento lék na rakovinu chová uvnitř buněk, což může pomoci určit účinnost léčby a které buňky jsou odolné vůči léčbě. „To dává výzkumníkům šablonu, jak to potenciálně udělat s jinými drogami,“ řekl Richard.