Nowotwory wykorzystują białka ABC, aby usuwać z komórek leki przeciwnowotworowe. Dr hab. Agnieszka Robaszkiewicz planuje im to uniemożliwić. Jej zespół z Uniwersytetu Łódzkiego zamierza poprawić skuteczność chemioterapii i przywrócić możliwość leczenia osób chorych na raka, u których rozwinęła się już oporność na leki.
Na "Przełamywanie oporności wielolekowej nowotworów na poziomie genomu (...)" badaczka otrzymała ponad 1 milion 355 tys. zł w konkursie Lider 10 Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Badania ruszą w maju 2020 r.
Oporność wielolekowa jest zjawiskiem uodpornienia się komórek nowotworowych na działanie leków. Wiąże się ona ze znacznym ograniczeniem możliwości leczenia pacjentów onkologicznie chorych. Naukowcy UŁ opracowują metodę zapobiegającą jej rozwojowi.
Jak wyjaśnia kierownik badań dr hab. Agnieszka Robaszkiewicz z Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska, nowotwór powstaje, gdy organizm traci kontrolę nad procesem namnażania się komórek. Dzieje się tak w wyniku mutacji różnych genów. Nowo powstałe komórki nowotworowe nie różnicują się w typowe komórki tkanki, tylko niewłaściwie reagują na sygnały z organizmu.
W jej ocenie, odpowiednia terapia i sposób leczenia pacjentów dotkniętych chorobami onkologicznymi to w dalszym ciągu ogromne wyzwanie dla współczesnej nauki. Odpowiednia terapia musi być wprowadzona jak najszybciej od momentu postawienia diagnozy do wprowadzenia odpowiedniej terapii. Przeszkodą jest zjawisko oporności wielolekowej, którą zajmują się naukowcy na UŁ.
>>>ZOBACZ TEŻ: Eksperci: nowa przełomowa terapia antynowotworowa - wkrótce w Polsce
„Za lekooporność odpowiadają białka z rodziny ABC pełniące funkcje transporterów przezbłonowych, usuwających z komórek leki przeciwnowotworowe. Opracowywana metoda ma na celu pozbawienie komórek nowotworowych możliwości ekspresji białek ABC, co z kolei powodować będzie zatrzymanie leków wewnątrz komórek i nasilenie efektów ich działania. Podejście to ma w znaczący sposób zwiększyć skuteczność obecnie stosowanych chemioterapii i przywrócić możliwość leczenia osób, u których oporność na leki już się rozwinęła w wyniku podjętych wcześniejszych prób walki z nowotworem” – tłumaczy dr hab. Robaszkiewicz.
Naukowcy chcą zapobiec rozwojowi oporności wielolekowej przynajmniej w kilku typach nowotworów. Ich metoda ma ograniczyć, a nawet całkowicie wyeliminować już powstały brak wrażliwości komórek nowotworowych na działanie leków poprzez wyciszenie ekspresji białek ABC.
Do usunięcia białek ABC z komórek nowotworowych posłużą inhibitory, czyli związki w znacznym stopniu ograniczające aktywność dwóch enzymów. Inhibitory zablokują enzymy remodelujące chromatynę, czyli włóknistą substancję występującą w jądrze komórkowym. W ten sposób wyciszą geny kodujące transportery ABC.
Dr hab. Robaszkiewicz będzie potwierdzała wyciszenia ekspresji genów kodujących kluczowe dla terapii przeciwnowotworowych białka ABC w wybranych typach nowotworów.
>>>ZOBACZ TEŻ: Warszawa: W Instytucie Nenckiego otwarto dwa Centra Dioscuri
„Skupię się na opracowaniu modeli uwzględniających pary inhibitor ekspresji białek ABC – leki przeciwnowotworowe w oparciu o typ wyciszanych transporterów i specyfikę badanych typów nowotworów. W końcu przejdę do fazy testów skuteczności zintegrowanych komponentów przyszłych terapii (inhibitor ekspresji transporterów – lek przeciwnowotworowy) w układzie in vitro, by móc przenieść najefektywniejsze modele do testów w najbardziej zbliżonym do warunków rzeczywistych układzie in vivo (model mysi)” – tłumaczy krok po kroku założenia swoich badań.
Jak podkreśla laureatka konkursu Lider 10, nową metodę będzie można zastosować w leczeniu różnych rodzajów i stadiów nowotworów. Grupę docelową rozwiązania stanowią chorzy przed i w trakcie chemioterapii, oraz osoby, u których doszło już do rozwoju oporności wielolekowej.
Przebadane inhibitory mają podtrzymywać wrażliwość komórek na działanie niskich dawek leków. Naukowcy wskażą pary inhibitor – lek przeciwnowotworowy do stosowania w konkretnych typach nowotworów. Pary te, zweryfikowane na modelu zwierzęcym, będą gotowe do testów klinicznych.
Komentarze
[ z 9]
Dzięki podobnym badaniom chorzy narażeni są na mniej działań niepożądanych kolejnych leków. To wspaniałe, że mimo, iż nowotwór wciąż jest jedną z głównych przyczyn zgonów na świecie, staramy się z nim walczyć, a naukowcy odkrywają coraz to nowe sposoby na poprawę rokowań.
Nowotwór to choroba, która wymaga wczesnego wykrycia, odpowiedniej terapii, a także często zmiany stylu życia. Pacjenci, szczególnie Ci będący w grupie ryzyka, powinni być świadomi zagrożenia i regularnie zgłaszać się na badania kontrolne. Jej przebieg często jest bardzo bolesny, a leczenie wymaga czasu. Na skutek niskiej świadomości społeczeństwa, ludzie nie dbają o odpowiedni tryb życia., nie pojawiają się regularnie u lekarza W rezultacie kolejki do specjalistów nie mają końca jednak bywa, że na skuteczną terapię jest już za późno. Nie każdy ma czas i pieniądze na ciągłe badania. Pani Doktor daje szansę na przedłużenie życia osobom, u których nowotwór rozwinął się bardzo szybko lub nie był wcale wykryty przez bardzo długi czas. To wielkie osiągnięcie godne pochwały.
Dzięki tej metodzie można zapobiegać wielu negatywnym skutkom leczenia i sprawniej prowadzić terapię. Teraz wielu pacjentów ma opory przed godzeniem się na leczenie lub nawet na pójście do lekarza ponieważ obawiają się inwazyjnych metod leczenia. Coraz bardziej precyzyjna walka z nowotworami pozwoli na mniej bolesne i bardziej efektywne działania.
Jeżeli faktycznie uda się stworzyć metodę, która pozwala na poradzenie sobie z opornością wielolekową w leczeniu nowotworów to moim zdaniem będzie to ogromny przełom w medycynie. Zdajemy sobie sprawę z tego, że wiele nowotworów nie poddaje się leczeniu nawet poprzez stosowanie najnowocześniejszych leków, które mają coraz to nowe mechanizmy działania. Bardzo ważne jest wprowadzanie innowacyjnych rozwiązań, które ten problem będą mogły rozwiązać. Mam nadzieję, że kwota dotacji, jaką dostała autorka badania będzie wystarczająca, aby mogła ona wykonać wszystko zgodnie z zamierzonym planem. W dzisiejszych czasach choroba nowotworowa dotyka coraz większą liczbę osób, co wiąże się z tym, że zapotrzebowanie na nowe leki znacznie się zwiększa. Mam nadzieję, że cały projekt zakończy się sukcesem i ludzie chorzy na nowotwory będą mieli większą szansę w walce z nim.
Choroby nowotworowe to jeden z największych problemów dzisiejszej medycyny. Pomimo tego, że walka z nimi trwa już bardzo długo wciąż nie udaje się stworzyć terapii, która okaże się skuteczna w przypadku każdego z nich. Ciągła praca nad nowymi metodami leczenia ma znacznie wydłużyć jakość życia i wiązać się z jak najmniejszą ilością skutków ubocznych. Prawdopodobnie każdy kolejny dzień zbliża nas do tego, że wyniki przeprowadzanych badań będą zbliżać nas do wiedzy, jak radzić sobie z różnymi typami nowotworów.
Choroby nowotworowe, mimo postępu metod diagnostycznych i wprowadzenia nowych sposobów leczenia, wciąż stanowią drugą co do częstości przyczynę zgonów u ludzi. Główną przyczyną niepowodzeń systemowej terapii przeciwnowotworowej jest zjawisko oporności na cytostatyki. Zjawisko braku lub utraty wrażliwości komórek na czynniki terapeutyczne od wielu lat obserwuje się w terapii różnorodnych chorób. Ze zjawiskiem oporności na chemioterapeutyki spotykamy się w przypadku leczenia chorób związanych z zakażeniami bakteryjnymi, wirusowymi oraz pasożytniczymi. Szczególnie istotnym problemem jest zjawisko oporności wielolekowej w przypadku leczenia chorób nowotworowych. Niewrażliwość komórek nowotworowych na działanie czynników terapeutycznych uważane jest za główną przyczynę niepowodzeń terapii i umieralności pacjentów z chorobami nowotworowymi. Celem współczesnej medycyny jest opracowanie takich strategii, które pozwoliłyby przełamać oporność komórek nowotworowych na stosowane terapie, a także poznanie mechanizmów, które prowadzą do powstania zjawiska takiej oporności. Głównym problemem jest fakt, iż komórki nowotworowe nie rozwijają oporności w oparciu o jeden mechanizm, lecz włączają kombinację kilku sposobów ucieczki przed strategiami terapeutycznymi. Efektem tego jest zjawisko tzw. oporności wielolekowej nowotworów, które uwarunkowane jest przez kilka, a nawet kilkanaście różnych mechanizmów oporności, współdziałających ze sobą.
Oporność wielolekowa (multidrug resistance – MDR,) definiowana jest jako nabycie przez komórki nowotworowe równoczesnej niewrażliwości na kilka grup różnych czynników terapeutycznych, która rozwija się w odpowiedzi na stosowanie pojedynczego leku cytostatycznego. Istnieje wiele mechanizmów oporności, a często występuje nakładanie się różnych zjawisk. Rozróżnia się mechanizmy komórkowe i biochemiczne, np. upośledzone gromadzenie leków w komórkach, ograniczenie ich aktywacji wewnątrzkomórkowej lub zwiększenie dezaktywacji, nasilenie procesów naprawy uszkodzeń wywołanych przez leki. Istnieje również grupa mechanizmów anatomicznych, np. istnienie naturalnyc barier w ustroju, np. krew-mózg, krewjądra. Oporność komórkowa może być zewnętrzna, która polega na niezdolności leku do wniknięcia do wnętrza komórki nowotworowej, wewnętrzna zależna od właściwości komórki nowotworowej, selektywna dotycząca jednego leku lub jednego mechanizmu dla określonego leku, wielolekowa, która polega na jednoczesnej oporności na kilka grup leków, ta odporność rozwija się w wyniku działania białek należących do nadrodziny ABC, które usuwają leki z komórki, np. glikoproteina P,wrodzona obejmująca nieindukowane lekami mechanizmy funkcjonujące w różnych komórkach, również zdrowych, nabyta rozwijająca się w komórkach pod wpływem działania chemioterapii lub radioterapii. Zjawisko oporności wielolekowej sprawia wiele trudności w systemowej terapii nowotworowej. Niektóre z nowotworów wykazują pierwotną oporność na stosowane leki, inne natomiast, początkowo wrażliwe, nabywają cechę lekooporności podczas chemioterapii. Istnieje wiele klasyfikacji oporności komórkowej na stosowane leki. Rozróżnia się oporność pierwotną tzw. oporność klasyczną, która wiąże się z wytworzeniem przez komórki nowotworowe oporności krzyżowej w stosunku do wielu, często niezwiązanych ze sobą, ani pod względem strukturalnym, ani pod względem funkcjonalnym ksenobiotyków. Jeżeli taka oporność rozwinie się po wcześniejszej ekspozycji komórek nowotworowych na dany lek, jest określana jako nabyta. Oporność wielolekowa nie jest cechą wszystkich nowotworów. Wyjątkowo łatwo i często fenotypu lekoopornego nabierają nowotwory jajnika, nerek, białaczki limfoblastycznej, drobnokomórkowego raka płuc, nerwiaka zarodkowego oraz pęcherza moczowego. Szeroko rozumiana lekooporność może być następstwem różnorodnych uwarunkowań farmakologicznych i komórkowych. Spośród czynników farmakologicznych wpływ na rozwój lekooporności mogą mieć między innymi nieprawidłowe dawkowanie, zmiany metabolizmu oraz dostępność biologiczna leku. Komórkowe mechanizmy biorące udział w powstawaniu krzyżowej oporności wielolekowej dotyczą między innymi zmian w szybkości wnikania leków do komórki oraz ich transporcie pomiędzy jądrem komórkowym a cytoplazmą, zmian aktywności i powinowactwa enzymów docelowych dla cytostatyków, aktywacji lub inaktywacji związków farmakologicznych w komórkach nowotworowych, zdolnoś komórek nowotworowych do zaburzania regulacji procesu apoptozy, zmian w procesach naprawczych DNA, a także możliwość usuwania cytostatyków z komórki przez błonowe białka transportowe.
Mówiąc o zjawisku oporności wielolekowej, podkreśla się zawsze złożoność i wieloczynnikowość tego zjawiska. Większość prac naukowych porusza aspekt dwóch rodzajów oporności wielolekowej, jakie spotyka się w chorobach nowotworowych. Pierwszy z nich porusza problem niemożności osiągnięcia odpowiedniego stężenia leku w komórkach docelowych, druga zaś dotyczy zmian genetycznych, a także wpływu czynników epigenetycznych, które pojawiają się w efekcie transformacji nowotworowej. Wykształcenie przez komórki nowotworowe zdolności do ucieczki przed czynnikami terapeutycznymi opiera się o następujące mechanizmy jak wytworzenie oporności za pośrednictwem mechanizmów transportu, co pozwala zaobserwować zmiany w pobieraniu leków ze środowiska pozakomórkowego i wiąże się ze zmianą struktury błony komórkowej oraz jej przepuszczalnością dla leków. Oporność wywołaną odpowiednimi procesami metabolicznymi. Oporność spowodowaną zmianami w obrębie miejsca działania dla leku. Oporność związaną ze zmianami – aktywacją przebiegu procesów naprawy DNA. Oporność zależną od zmian w przebiegu procesu apoptozy – zmiany w zdolności komórek do przeprowadzania i kontrolowania programowanej śmierci komórkowej, najczęściej uzyskana poprzez zaburzenia równowagi ekspresji białek pro- i antyapoptotycznych. Oporność związaną ze zmianami cytogenetycznymi komórki oraz z zaburzeniami regulacji cyklu komórkowego. Oporność na cytostatyki jest najczęściej zjawiskiem plejotropowym. Wyżej wymienione mechanizmy mogą mieć miejsce na różnych poziomach działania leku, a do rozwoju oporności może dojść w stosunku do każdego leku i na każdym etapie jego działania.
Mówiąc o zjawisku oporności wielolekowej, podkreśla się zawsze złożoność i wieloczynnikowość tego zjawiska. Większość prac naukowych porusza aspekt dwóch rodzajów oporności wielolekowej, jakie spotyka się w chorobach nowotworowych. Pierwszy z nich porusza problem niemożności osiągnięcia odpowiedniego stężenia leku w komórkach docelowych, druga zaś dotyczy zmian genetycznych, a także wpływu czynników epigenetycznych, które pojawiają się w efekcie transformacji nowotworowej. Wykształcenie przez komórki nowotworowe zdolności do ucieczki przed czynnikami terapeutycznymi opiera się o następujące mechanizmy: 1. Wytworzenie oporności za pośrednictwem mechanizmów transportu, co pozwala zaobserwować zmiany w pobieraniu leków ze środowiska pozakomórkowego i wiąże się ze zmianą struktury błony komórkowej oraz jej przepuszczalnością dla leków . 2. Oporność wywołaną odpowiednimi procesami metabolicznymi . 3. Oporność spowodowaną zmianami w obrębie miejsca działania dla leku. 4. Oporność związaną ze zmianami – aktywacją przebiegu procesów naprawy DNA. 5. Oporność zależną od zmian w przebiegu procesu apoptozy – zmiany w zdolności komórek do przeprowadzania i kontrolowania programowanej śmierci komórkowej , najczęściej uzyskana poprzez zaburzenia równowagi ekspresji białek pro- i antyapoptotycznych . 6. Oporność związaną ze zmianami cytogenetycznymi komórki oraz z zaburzeniami regulacji cyklu komórkowego. Oporność na cytostatyki jest najczęściej zjawiskiem plejotropowym. Wyżej wymienione mechanizmy mogą mieć miejsce na różnych poziomach działania leku, a do rozwoju oporności może dojść w stosunku do każdego leku i na każdym etapie jego działania. Badając markery prognostyczne w nowotworach zwraca się w ostatnich latach uwagę na rolę glikoproteiny P (P-gp). Jest to białko błonowo-cytoplamatyczne wiążące się z transportem przez błony zależnym od ATP i jest białkiem odpowiedzialnym za wielolekową oporność (MDR). Glikoproteina P należy do rodziny białek transportowych określanych mianem transporterów ABC– ATP-Binding Cassette. Białka te są obecne w komórkach różnych organizmów – od bakterii do człowiekaTransportery te pełnią istotne funkcje fizjologiczne, które są związane przede wszystkim z przenoszeniem różnych substancji przez błony zewnątrz- i wewnątrzkomórkowe. Zdolne są do transportowania hydrofobowych i amfipatycznych cząsteczek o różnorodnej budowie. Pełnią też ważne funkcje u drożdży, odpowiadając za sekrecję feromonów w procesie płciowej reprodukcji, odpowiadają także za odpowiedź stresową, a u pasożytniczych pierwotniaków mogą wspomagać procesy metaboliczne, wzrostu i różnicowania. W przypadku bakterii podkreśla się ich funkcję w zjawisku niewrażliwości na antybiotykoterapię. Zasadniczą rolą białek ABC jest ochrona komórki przed potencjalnie szkodliwymi substancjami (ksenobiotyki, toksyny naturalne). Do dziś opisano 48 białek z tej rodziny, podzielonych na 7 podklas, A-G . Pierwszym i jak dotąd najlepiej poznanym białkiem z rodziny ABC jest glikoproteina P. Glikoproteina P (P-gp) została odkryta w latach 60. ubiegłego wieku podczas badań nad nowotworem jajnika u chomików chińskich. W przypadku komórek nowotworowych glikoproteina P warunkuje ich oporność na stosowane chemioterapeutyki i jej stężenie jest skorelowane ujemnie ze zwiększoną ekspresją genu mdr-1 w komórkach. Obecność P-gp w gleju otaczającym naczynia krwionośne w mózgu oraz narządowo specyficznego śródbłonka naczyń włosowatych zapewnia istnienie bariery krew-mózg, utrudniającej przechodzenie z krwi do tkanki mózgowej wielu substancji, w tym również leków, ale także bariery jelitowej lub nerkowej. Ważne znaczenie P-gp ma również w komórkach łożyska, gdyż może pełnić funkcję ochronną dla płodu przed działaniem różnorodnych substancji toksycznych. Stosunkowo dużo P-gp występuje na powierzchni macierzystych komórek krwiotwórczych, a jej stężenia zmniejsza się w miarę rozwoju tych komórek do dojrzałych docelowych komórek krwi. U ludzi stwierdzono zwiększone ilości P-gp w lekoopornych nowotworach, m.in. jajników, okrężnicy, gruczołu sutkowego oraz żołądka . P-gp nie jest białkiem charakterystycznym jedynie dla komórek nowotworowych. Jego powszechną obecność stwierdza się w wielu tkankach, gdzie odgrywa rolę w utrzymaniu homeostazy . Naturalna jest jej obecność w komórkach nabłonka jelitowego, kory nadnerczy, nerek, kanalików żółciowych, płuc, żołądka i komórkach układu hemopoetycznego. Dodatkowo glikoproteina P jest jednym z elementów zapewniających poprawne funkcjonowanie bariery krew-mózg, gdzie uniemożliwia przenikanie szkodliwych substancji do tkanki mózgowej i obwodowego układu nerwowego. Wysoką ekspresją P-gp charakteryzują się nowotwory narządów, w których w warunkach fizjologicznych również zaznacza się wysoki poziom tego transportera. Nowotwory tych narządów charakteryzują się bardzo wysokim stopniem oporności. Szczególnie bardzo trudnym przypadkiem jest rak nerki, który wykazuje dużą oporność na leczenie. Nowotwór ten wykazuje oporność na dany lek już przy pierwszej ekspozycji. Jest to tzw. oporność pierwotna – wewnętrzna. Podobnie zachowują się nowotwory okrężnicy, wątroby i nadnerczy. Nowotwory, które nie wykazują pierwotnie wysokiej ekspresji P-gp rozwijają oporność wtórną, indukowaną chemioterapią. Z tym typem oporności spotykamy się najczęściej w przypadku nowotworów piersi, jajników, pęcherzyka żółciowego oraz w przebiegu białaczek i chłoniaków . Silniejszą ekspresję P-gp stwierdza się w nowotworach narządowych wykazujących wyższy stopień zróżnicowania w porównaniu z guzami słabiej zróżnicowanymi. Brak ekspresji P-gp w danym nowotworze nie świadczy niestety o jego wrażliwości na chemioterapię. Jest to spowodowane tym, że mechanizmów oporności jest dużo i wciąż jeszcze odkrywa się nowe. Przykładem jest rak gruczołu krokowego, gdzie nie stwierdza się ekspresji P-gp, podobnie w prawidłowych komórkach gruczołu nie wykazano ekspresji tego białka, a nowotwór mimo to wytwarza oporność na leczenie. Podwyższoną ekspresję tego białka stwierdzono w raku płuc, raku okrężnicy, ostrej białaczce szpikowej, a także zwojaku współczulnym zarodkowym u dzieci. W ostatnich latach podejmowane są próby walki ze zjawiskiem oporności wielolekowej. Próby te polegają na zastosowaniu różnorodnych „chemiouczulaczy” – są to związki, które wiążą się z transporterem MDR, blokując jego działanie, co sprawia, że komórka jest bardziej wrażliwa na zastosowany lek. Takie próby powiodły się w badaniach eksperymentalnych, jednak w badaniach klinicznych nie wszystkie próby przynoszą pożądany efekt. Jest to związane z brakiem wybiórczości działania. Najwięcej uwagi poświęca się blokowaniu miejsc wiążących leki w obrębie glikoproteiny P poprzez zastosowanie jej modulatorów. Polega to na równoczesnym zastosowaniu w terapii nowotworowej leku cytostatycznego oraz związku – modulatora, który będzie rywalizował z cytostatykiem o dostęp do białka transportowego. Z powodu niewielkiej liczby badań w tym kierunku rodzi się wiele pytań i niejasności, co do roli P-gp w procesie powstawania nowotworów i znaczenia tego czynnika z punktu widzenia klinicznego, jak również czy P-gp może być zakwalifikowana do istotnych markerów prognostycznych. ( publikacja: p. Anna Maria Badowska-Kozakiewicz - WU