Νέα στρατηγική οπτογενετικής με AR3 δείχνει υψηλή αποτελεσματικότητα στην πρόκληση απόπτωσης
Η ικανότητα των καρκινικών κυττάρων να αποφεύγουν την απόπτωση, ή αλλιώς τον προγραμματισμένο θάνατο, αποτελεί ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά τους. Η πρόκληση απόπτωσης στα καρκινικά κύτταρα έχει γίνει κεντρικός στόχος για νέες θεραπείες, καθώς αυτές οι μέθοδοι μπορεί να είναι λιγότερο τοξικές για τους υγιείς ιστούς σε σύγκριση με την παραδοσιακή χημειοθεραπεία ή την ακτινοθεραπεία. Πολλές χημικές ουσίες βρίσκονται υπό δοκιμή για την ικανότητά τους να προκαλούν απόπτωση, ενώ οι ερευνητές στρέφονται ολοένα και περισσότερο σε μοριακές στρατηγικές που ενεργοποιούνται με φως, οι οποίες μπορούν να στοχεύσουν ακριβώς τους όγκους, προστατεύοντας τους γύρω υγιείς ιστούς.
Ο ρόλος της πρωτεΐνης AR3 στην πρόκληση απόπτωσης
Μια μικροβιακή πρωτεΐνη, γνωστή ως Archaerhodopsin-3 (AR3), φαίνεται να έχει καθοριστικό ρόλο στην πρόκληση απόπτωσης μέσω της αλκαλικότητας. Όταν εκτίθεται σε πράσινο φως, η AR3 αντλεί ιόντα υδρογόνου έξω από το κύτταρο, αυξάνοντας την αλκαλικότητα, διαταράσσοντας τις κυτταρικές λειτουργίες και τελικά προκαλώντας απόπτωση. Η ικανότητα της AR3 να προκαλεί απόπτωση σε καρκινικές γραμμές κυττάρων περιγράφηκε σε πρόσφατη μελέτη από τον καθηγητή Γιούκι Σούντο, τον δρ. Κέιτσι Κοτζίμα, τον δρ. Σιν Νάκαο και την ομάδα τους από τη Σχολή Ιατρικής, Οδοντιατρικής και Φαρμακευτικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Οκαγιάμα στην Ιαπωνία. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν διαδικτυακά στο Journal of the American Chemical Society στις 4 Νοεμβρίου 2025.
Πειραματικά αποτελέσματα και προοπτικές
«Στην προηγούμενη μελέτη μας, καθιερώσαμε μια νέα οπτογενετική μέθοδο για την πρόκληση απόπτωσης μέσω της αλκαλοποίησης του ενδοκυτταρικού pH χρησιμοποιώντας την AR3», δήλωσε ο καθηγητής Σούντο. «Σε αυτή τη μελέτη, εφαρμόσαμε τη στρατηγική μας σε καρκινικές γραμμές κυττάρων ποντικών και αποδείξαμε την υψηλή της αποτελεσματικότητα στην πρόκληση απόπτωσης και τις αντικαρκινικές επιδράσεις τόσο in vitro όσο και in vivo». Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν γενετικά τροποποιημένους ιούς για να εισάγουν γονίδια AR3 σε μια γραμμή καρκινικών κυττάρων του παχέος εντέρου (MC38) και σε μια γραμμή μελανώματος (B16F10). Τα κύτταρα χωρίς έκφραση AR3 επιβίωναν κανονικά όταν εκτίθεντο σε πράσινο φως, ενώ τα κύτταρα που εξέφραζαν AR3 παρουσίασαν υψηλά ποσοστά κυτταρικού θανάτου, άνω του 40% για τα MC38 και άνω του 60% για τα B16F10.
Ενθαρρυμένοι από αυτά τα ευρήματα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τις εν λόγω γραμμές κυττάρων για να προκαλέσουν τη δημιουργία όγκων σε υγιή ποντίκια. Όταν οι όγκοι αυτοί εκτέθηκαν σε πράσινο λέιζερ έξι ημέρες αργότερα, οι όγκοι που εξέφραζαν AR3 παρουσίασαν σημαντικό κυτταρικό θάνατο και μειωμένη πολλαπλασιασμό των κυττάρων στα εξωτερικά στρώματα του όγκου. Σημαντικά, 13 ημέρες μετά την εμφύτευση του όγκου, οι όγκοι που εξέφραζαν AR3 ήταν 65% έως 75% μικρότεροι από τους μη AR3 όγκους.
Προκλήσεις και μελλοντικές κατευθύνσεις
«Αξιοσημείωτο είναι ότι στους όγκους που προέρχονταν από κύτταρα MC38, παρατηρήθηκε μείωση του όγκου μεταξύ των ημερών 10 και 13 μετά τη μεταμόσχευση κυττάρων. Αυτή η καθυστερημένη υποχώρηση μπορεί να αντικατοπτρίζει όχι μόνο τις άμεσες επιδράσεις της πρόκλησης απόπτωσης και της αναστολής του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, αλλά και την ενεργοποίηση αντικαρκινικών ανοσολογικών αντιδράσεων», προσθέτει ο καθηγητής Σούντο. Ωστόσο, οι ερευνητές επισημαίνουν ότι η μελέτη χρησιμοποίησε καρκινικά κύτταρα που τροποποιήθηκαν γενετικά πριν από την εμφύτευση, και απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να διαπιστωθεί αν οι προϋπάρχοντες όγκοι μπορούν να εκφράσουν αποτελεσματικά την AR3. Επίσης, η διείσδυση του φωτός παραμένει περιοριστικός παράγοντας, καθώς το πράσινο λέιζερ μπορεί να προκαλέσει απόπτωση μόνο σε βάθος περίπου 1 χιλιοστού.
«Δείχνοντας την πρόκληση απόπτωσης που ενεργοποιείται από το φως και τη σημαντική καταστολή της ανάπτυξης όγκων σε δύο διαφορετικά μοντέλα καρκίνου, MC38 και B16F10, αναδεικνύουμε τη γενικευσιμότητα και την αποτελεσματικότητα αυτής της προσέγγισης», δήλωσε ο καθηγητής Σούντο, υπογραμμίζοντας τη σημασία αυτών των ευρημάτων. Οι ερευνητές προτείνουν ότι η οπτογενετική θεραπεία με AR3 θα μπορούσε τελικά να συνδυαστεί με άλλες αντικαρκινικές θεραπείες για να ενισχύσει την αποτελεσματικότητα και να στοχεύσει σε ευρύτερη γκάμα όγκων.
