Νέες φωτεινές προσεγγίσεις για την ανίχνευση καρκίνου
Ο καρκίνος αποτελεί μια παγκόσμια πρόκληση που επηρεάζει αμέτρητους ανθρώπους. Πολλοί ασθενείς καταφεύγουν σε χειρουργικές επεμβάσεις με την ελπίδα ότι οι χειρουργοί θα μπορέσουν να αφαιρέσουν εντελώς τον όγκο, διατηρώντας ανέπαφους τους υγιείς ιστούς. Στην πορεία του χρόνου, έχουν αναπτυχθεί διάφορα εργαλεία και τεχνικές για να βελτιώσουν την εκτέλεση αυτών των επεμβάσεων, με τις μεθόδους οπτικής απεικόνισης, όπως οι φωτεινές βαφές, να αποδεικνύονται ιδιαίτερα χρήσιμες.
Προβλήματα με τις υπάρχουσες μεθόδους
Ωστόσο, ένα σημαντικό μειονέκτημα είναι ότι ορισμένα προγράμματα μπορεί να ενεργοποιούνται και σε υγιείς ιστούς από ενδογενείς ένζυμα, προκαλώντας φόντο φωτεινότητας που δυσκολεύει την εκτίμηση του τι πρέπει να αφαιρεθεί. Αντίστοιχα, υπάρχει και η περίπτωση οι καρκινικές κυτταρικές δομές να παραμένουν μη επισημασμένες και να παραλείπονται κατά τη διάρκεια της επέμβασης, αυξάνοντας την πιθανότητα υποτροπής.
Η καινοτόμος προσέγγιση της ομάδας ερευνητών
Η ομάδα μας αναγνώρισε αυτό το πρόβλημα και προχώρησε σε βελτίωση της μεθόδου που επιτρέπει στα καρκινικά κύτταρα να φωτίζονται εντός του σώματος. Σε πειράματα σε ποντίκια, χορηγήσαμε ένα ειδικό ένζυμο στους όγκους και χρησιμοποιήσαμε μια φωτεινή προσομοίωση που ενεργοποιείται μόνο όταν αυτό το ένζυμο είναι παρόν.
Ο Ryosuke Kojima, αναπληρωτής καθηγητής στο Εργαστήριο Χημικής Βιολογίας και Μοριακής Απεικόνισης του Πανεπιστημίου του Τόκιο, εξήγησε: “Οι παλαιότερες προσεγγίσεις συχνά ενεργοποιούν κατά λάθος υγιείς ιστούς, δημιουργώντας θόρυβο στο φόντο, αλλά η δική μας εξαιρετικά επιλεκτική, ή βιοορθογώνια, βαφή είναι σχεδιασμένη να παραμένει ανενεργή εκτός αν συναντήσει το αντίστοιχο μηχανικά κατασκευασμένο ένζυμο. Στην ουσία, εκπαιδεύσαμε το ένζυμο μέσω επαναλαμβανόμενης μετάλλαξης και επιλογής, μια μορφή καθοδηγούμενης εξέλιξης, ώστε να μπορεί να ενεργοποιεί την προσομοίωση με αρκετή δύναμη για να λειτουργεί εντός ζωντανών οργανισμών.”
Προοπτικές και προκλήσεις
Η ομάδα του Kojima, σε συνεργασία με τον καθηγητή Yasuteru Urano, δημιούργησε μια ειδική φωτεινή προσομοίωση που δεν ενεργοποιείται εύκολα από φυσικά ένζυμα στο σώμα, αποτρέποντας έτσι την ανεπιθύμητη φωτεινότητα στο φόντο. Αυτή η προσομοίωση συνδυάστηκε με ένα αντίστοιχο αναφοράς ένζυμο, ειδικά σχεδιασμένο για να την ενεργοποιεί, έτσι ώστε η φωτεινότητα να εμφανίζεται κυρίως εκεί όπου παραδίδεται το ένζυμο. Όταν δοκιμάστηκε σε ποντίκια με περιτοναϊκό καρκίνο, το μηχανικά κατασκευασμένο ένζυμο έφτασε στους όγκους στην επένδυση του κοιλιακού τοιχώματος και ακολούθησε η προσομοίωση, η οποία φωτίστηκε όπως αναμενόταν.
“Αυτό μας επέτρεψε να δούμε μικρές, χιλιοστών όγκους με εξαιρετικά χαμηλό θόρυβο στο φόντο, ένα επίπεδο αντίθεσης που θα μπορούσε να είναι πολύ χρήσιμο κατά τη διάρκεια των χειρουργικών επεμβάσεων,” δήλωσε ο Kojima. “Στο άμεσο μέλλον, αυτό το σύστημα θα μπορούσε να γίνει ένα ισχυρό εργαλείο έρευνας και, σε μακροπρόθεσμο επίπεδο, μπορεί να βοηθήσει τους χειρουργούς να αφαιρούν τους όγκους πιο ολοκληρωμένα, επισημαίνοντας σαφώς τα καρκινικά κύτταρα. Ένας σημαντικός στόχος για την κλινική χρήση θα είναι να διασφαλιστεί ότι το μηχανικά κατασκευασμένο ένζυμο δεν προκαλεί ανεπιθύμητη ανοσολογική αντίδραση στους ασθενείς.”
Το σύστημα αυτό θα μπορούσε επίσης να προσαρμοστεί σε άλλες μορφές καρκίνου, πέρα από τον περιτοναϊκό καρκίνο που χρησιμοποιήθηκε σε αυτές τις δοκιμές, καθώς πολλές μορφές καρκίνου παρουσιάζουν αντίστοιχες αντιγόνες, χαρακτηριστικά σημάδια καρκινικού ιστού. Αντικαθιστώντας το συστατικό στόχευσης του όγκου (για παράδειγμα, με ένα αντίσωμα ή νανοσώμα κατά ενός επιλεγμένου αντιγόνου), το ίδιο ζευγάρι ενζύμου-προσομοίωσης θα μπορούσε, θεωρητικά, να επανακατευθυνθεί σε άλλες μορφές καρκίνου.
Κοιτάζοντας ακόμη πιο μακριά, αυτή η έρευνα θα μπορούσε να είναι χρήσιμη και για την εξαιρετικά στοχευμένη χορήγηση φαρμάκων, όπου, αντί για φωτεινές βαφές, θα αποστέλλονται φάρμακα κατά του καρκίνου στους χώρους που είναι απαραίτητα, και πουθενά αλλού. Ωστόσο, όπως τονίζει ο Kojima, είναι ακόμα νωρίς, οι δοκιμές έχουν γίνει μόνο σε ποντίκια και απαιτείται πολύς δρόμος πριν κριθεί ασφαλές για κλινικές δοκιμές.
