Νέο νανοϋλικό εξοντώνει καρκινικά κύτταρα μέσω οξειδωτικού στρες

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Πολιτείας Όρεγκον παρουσίασαν ένα νέο νανοϋλικό που προκαλεί δύο χημικές αντιδράσεις μέσα στα καρκινικά κύτταρα, οδηγώντας τα σε θάνατο μέσω οξειδωτικού στρες, ενώ ταυτόχρονα αφήνει ανέπαφα τα υγιή ιστούς. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα στο περιοδικό Advanced Functional Materials, είναι αποτέλεσμα της συνεργασίας των Oleh και Olena Taratula καθώς και του Chao Wang από το Κολλέγιο Φαρμακευτικής του OSU.

Προηγμένες θεραπείες με χημική δυναμική

Οι ανακαλύψεις αυτές προάγουν τον τομέα της χημικής δυναμικής θεραπείας (CDT), μιας αναδυόμενης μεθόδου θεραπείας που βασίζεται στο μοναδικό βιοχημικό περιβάλλον που παρατηρείται στα καρκινικά κύτταρα. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι κακοήθεις όγκοι είναι πιο όξινοι και παρουσιάζουν αυξημένες συγκεντρώσεις υπεροξειδίου του υδρογόνου σε σύγκριση με τους υγιείς ιστούς.

Η παραδοσιακή CDT αξιοποιεί το μικροπεριβάλλον του όγκου για να προκαλέσει τη χημική παραγωγή υδροξυλικών ριζών, οι οποίες είναι αντιδραστικά είδη οξυγόνου που μπορούν να προκαλέσουν βλάβες στα κύτταρα μέσω οξείδωσης, κλέβοντας ηλεκτρόνια από μόρια όπως τα λιπίδια, οι πρωτεΐνες και το DNA.

Καινοτόμοι μηχανισμοί δράσης

Πρόσφατες σχεδιάσεις CDT έχουν καταφέρει να χρησιμοποιήσουν τις συνθήκες του όγκου για να καταλύσουν την παραγωγή ενός άλλου αντιδραστικού είδους οξυγόνου, του μονοατομικού οξυγόνου. Αυτό ονομάζεται έτσι επειδή έχει μία κατάσταση σπιν ηλεκτρονίου αντί για τις τρεις καταστάσεις που βρίσκονται στα πιο σταθερά μόρια οξυγόνου στον αέρα.

«Ωστόσο, οι υπάρχοντες παράγοντες CDT έχουν περιορισμούς», δήλωσε ο Oleh Taratula. «Δημιουργούν αποτελεσματικά είτε ριζικά υδροξυλικών είτε μονοατομικό οξυγόνο, αλλά όχι και τα δύο, και συχνά δεν έχουν επαρκή καταλυτική δραστηριότητα για να διατηρήσουν μια ισχυρή παραγωγή αντιδραστικών ειδών οξυγόνου. Ως αποτέλεσμα, οι προκλινικές μελέτες συχνά δείχνουν μόνο μερική υποχώρηση του όγκου και όχι διαρκή θεραπευτικά οφέλη».

Στην παρούσα εργασία, οι επιστήμονες παρουσίασαν έναν καινοτόμο νανοπαράγοντα CDT, ένα σίδηρο-βασισμένο μεταλλοργανικό πλαίσιο (MOF), ικανό να παράγει και τους δύο τύπους ενώσεων για πιο αποτελεσματική θεραπεία, με ανώτερη καταλυτική απόδοση. Ο MOF παρουσίασε ισχυρή τοξικότητα σε πολλές γραμμές καρκινικών κυττάρων, ενώ οι επιπτώσεις στα μη καρκινικά κύτταρα ήταν σχεδόν ανύπαρκτες.

Υποσχέσεις για το μέλλον

«Όταν χορηγήσαμε το νανοϋλικό μας σε ποντίκια με ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα του μαστού, συσσωρεύτηκε αποτελεσματικά στους όγκους, παρήγαγε άφθονα αντιδραστικά είδη οξυγόνου και εξάλειψε πλήρως τον καρκίνο χωρίς αρνητικές επιπτώσεις. Είδαμε πλήρη υποχώρηση του όγκου και μακροχρόνια πρόληψη επανεμφάνισης, χωρίς να παρατηρήσουμε καμία συστηματική τοξικότητα», δήλωσε η Olena Taratula από το Κολλέγιο Φαρμακευτικής του OSU.

Πριν το νέο αυτό θεραπευτικό σχήμα δοκιμαστεί σε ανθρώπους, η ερευνητική ομάδα σκοπεύει να αξιολογήσει την αποτελεσματικότητά του σε διάφορους τύπους καρκίνου, συμπεριλαμβανομένου του επιθετικού καρκίνου του παγκρέατος, προκειμένου να αποδείξει τη γενική εφαρμοσιμότητά του σε διαφορετικές κακοήθειες.

Η έρευνα αυτή υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ινστιτούτο Καρκίνου και το Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας, καθώς και από το Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας Παιδιών και Ανάπτυξης.