Лучевая терапия — один из трех методов (наряду с химиотерапией и хирургическим вмешательством) борьбы с раком. Однако его недостатком является то, что ионизирующее излучение, используемое во время терапии, разрушает не только раковые клетки, но и здоровые ткани.
Всего 50 лет назад лучевая терапия пациентки, страдающей раком матки, включала введение радиоактивного изотопа в половые пути и помещение пациентки в одиночную камеру на месяц. Помимо разрушительного воздействия на другие органы, сама изоляция крайне негативно отразилась на самочувствии человека.
Однако быстрое развитие новых технологий привело к появлению множества инновационных решений в этой области. Качество оборудования постоянно улучшается, благодаря чему врачам становится легче находить раковые опухоли и точно направлять на них лучи радиации. Точность лечения также возможна благодаря подвижным кроватям и более высокому качеству изображений.
Сегодня используются гораздо более безопасные и точные ускорители, а не источники на основе кобальтовых бомб, которые доминировали в польском здравоохранении в 1990-е годы. Также используются гораздо более низкие дозы радиации. Для этого используется фракционированная лучевая терапия, то есть доза делится на более мелкие фракции.
Несмотря на улучшения, позволившие снизить наибольшие побочные эффекты, они до сих пор не устранены.
«Для повышения защиты от радиологического излучения дозы снижают, но при снижении дозы возникает проблема с эффективностью. Еще одной основной проблемой лучевой терапии на клеточном уровне является так называемая гипоксия, то есть недостаток кислорода в раковых опухолях. И этот кислород очень необходим, поскольку он закрепляет радиационное повреждение ДНК. «Оказывается также, что ионизирующая радиация разрушает здоровые клетки в три раза быстрее, чем раковые клетки – именно из-за этой гипоксии», – объясняет доктор Магдалена Здровович-Жамойч.
Ее исследовательская группа сосредоточилась на поиске молекулярных и биохимических решений для улучшения лучевой терапии и раскрытия ее потенциала.
«Мы считаем, что лучевая терапия может быть более безопасной и эффективной. Мы ищем радиосенсибилизаторы, которые сенсибилизируют раковые клетки к ионизирующему излучению. За счет использования этих соединений можно было бы снизить дозу облучения до значения, которое было бы намного более безопасно для пациента и более эффективно. «Может быть, удастся даже преодолеть явление радиорезистентности в некоторых раковых опухолях», — говорит Здровович Шамойч.
Моделью для данной работы послужили исследования, проведенные с использованием 5-бром-2'-дезоксиуридина (BrdU), радиосенсибилизирующие свойства которого изучаются уже много лет.
«Мы искали новые соединения, которые могли бы действовать по тому же принципу, что и бромдезоксиуридин. Сначала мы изучили механизм этого действия и знаем, что дело в присоединении электронов — мы знаем, какие связи разрываются при присоединении электрона. Поэтому мы искали новые соединения, которые могли бы работать по тому же принципу, что и бромдезоксиуридин. , мы разрабатываем аналоги, которые будут вести себя одинаково на молекулярном уровне. Это совершенно новые соединения, разработанные и протестированные нами с нуля», — объясняет Здровович-Жамойч.
В то же время исследователь признает, что использование радиосенсибилизаторов в клинической практике весьма затруднено. Одной из самых больших трудностей является поиск способа заключить препарат в так называемую носитель, который поможет доставить его в выбранное место.
«Существует множество ограничивающих проблем. Клинические испытания сложны и занимают много времени. На этом пути есть и другие препятствия и вопросы, например, как заставить эти соединения избирательно достигать опухоли (т.е. таргетная терапия). Эти соединения быстро метаболизируются в организме человека. печень, поэтому, возможно, нам нужно использовать соответствующие стратегии доставки лекарств, используя различные особенности раковых клеток. Мы планируем исследования в этой области», — описывает исследователь.
Он добавляет: "Я часто сравниваю использование наших радиосенсибилизаторов с троянским конем - то есть мы вводим соединение, которое теоретически нейтрально, не цитотоксично и коварно внедряется в ДНК. Однако при воздействии ионизирующего излучения оно вызывает ряд повреждений ДНК, приводящих к гибели раковых клеток. Соединения, которые мы разрабатываем и изучаем, представляют собой модифицированные нуклеозиды – аналоги природных строительных блоков ДНК. Целью лучевой терапии является молекула ДНК, состоящая из многих компонентов. , но ДНК является командным центром и разрушение этой биомолекулы приведет к разрушению и гибели клетки и наибольшему количеству повреждений ДНК, которые соответственно приведут к этому.
Химические соединения рассчитаны с помощью компьютера. Команда ученых состоит из химиков-теоретиков и экспериментаторов.
«У нас есть различные модели, которые помогают нам определить, что данное соединение обладает определенными особенностями, которые делают его перспективным потенциальным радиосенсибилизатором. Если данное соединение проходит компьютерные тесты, мы приступаем к синтезу и экспериментальным исследованиям как на молекулярном, так и на клеточном уровне. Все эти исследования проводится нашей междисциплинарной исследовательской группой», — уточняет Здровович-Жамойч.
Химические соединения проверяются с использованием клеточных культур. Ученые проверяют механизм их действия — определяют, как эти соединения вызывают гибель клеток под воздействием радиации. Первоначальная идея Магдалены Здрович Шамойч заключалась в том, чтобы найти соединение, которое, помимо повреждения ДНК, также блокировало бы механизм восстановления поврежденной ДНК.
"Раковые клетки очень умны. У них отличные и сверхактивные механизмы восстановления, которые устраняют радиационные повреждения, вызванные применением ионизирующего излучения. Они делают это гораздо лучше, чем здоровые клетки", - объясняет исследователь.
Несколько решений и приложений, предложенных коллективом, в котором работает исследователь, уже получили патентную защиту.
«Мы также пытаемся получить средства для создания и комплексного оснащения специализированной лаборатории, которая позволит тестировать тестируемые соединения на животных», — говорит Здровович-Жамойч.
Доктор Магдалена Здрович-Жамойч стала победительницей конкурса L'Oréal-ЮНЕСКО «Для женщин и науки 2023».
Наука в Польше, Уршула Качоровска
ука/зан/
