Nowa metoda wykrywania gózów we wczesnym stadium? Polacy badają ciekawe rozwiązanie

Nanocząstki mogą zastąpić toksyczny dla nerek środek kontrastujący, który pozwala wykrywać nowotwory w rezonansie magnetycznym. Fluorescencyjne nanostruktury są skuteczne nie tylko w diagnostyce, ale i w biopsjach, co potwierdziły badania na zwierzętach prowadzone w Szkole Głównej Gospodarstwa Wiejskiego. Droga do stworzenia markerów dla medycyny jest jednak daleka.

Nowotwór we wczesnym stadium można wykryć dzięki technice obrazowej znanej jako rezonans magnetyczny. Związane z nią badania prowadzi wraz z zespołem dr hab. Michał Godlewski z Katedry Nauk Fizjologicznych Instytutu Medycyny Weterynaryjnej we współpracy z Weterynaryjnym Centrum Badawczym. Naukowcy poszukują związków, które są na tyle obojętne dla organizmu, że będzie można je stosować w badaniach przesiewowych.

Jak wyjaśnia dr hab. Godlewski, obecnie podczas rezonansu magnetycznego lekarze wykorzystują jako środek kontrastujący gadolin – pierwiastek chemiczny, który umożliwia dokładne pomiary. Ma on toksyczny wpływ na nerki. Okazuje się również, że kumuluje się w układzie nerwowym. Jego działania neurotoksyczne potwierdzono w badaniach na liniach komórkowych. Według naukowca, gadolin wykorzystywany jest tylko dlatego, że do tej pory nie znaleziono nic lepszego.

Czytaj także: Nanowarstwy ochronią przed zakażeniami szpitalnymi

„Odkładanie się gadolinu w mózgu zostało potwierdzone, podobnie jak jego negatywny wpływ na funkcjonowanie nerek (nefrotoksyczność). Informacje o potencjalnej neurotoksyczności gadolinu pojawiają się w publikacjach naukowych, stąd też uważam, że jest to tylko kwestia czasu zanim użytkowanie preparatów gadolinowych zostanie zakazane lub bardzo poważnie ograniczone. Jest nadal stosowany, ponieważ w chwili obecnej po prostu nie ma związku, który byłby w stanie zastąpić go w rezonansie” – mówi badacz z SGGW.

Powołuje się przy tym na badania autorstwa J. Ramalho z Oddziału Neuroradiologii w Centro Hospitalar de Lisboa Central w Portugalii oraz M. Ramalho z Oddziału Radiologii w Hospital Garcia de Orta w Portugalii (doi: 10.1016/j.mric.2017.06.007).

Jak stwierdził dr hab. Godlewski, zamiennikiem gadolinu mogłyby być nanocząstki. I to one mogłyby pomóc w walce z rakiem. W badaniach, jakie naukowiec prowadził kilka lat temu uczestniczył Instytut Fizyki PAN, który tworzył nanostruktury fluoroscencyjne. Naukowcy mieli wówczas inne cele badawcze, jednak zaobserwowali, że nanocząstki podane zwierzęciu doświadczalnemu przechodzą do każdego narządu oraz pokonują barierę krew-mózg. „Stwierdziliśmy, że to może być bardzo istotna cecha pożądana dla stworzenia markerów dla medycyny” – wspomina dr hab. Godlewski.

Podczas kolejnych badań naukowcy wykazali, że nanomateriały świetnie się wchłaniają, a jednocześnie są sprawnie usuwane przez systemy, które utrzymują organizm w równowadze biologicznej (homeostazie). Badania poświęcone były tlenkowi cynku i cyrkonowi. Dr hab. Godlewski pracuje nad ich wykorzystaniem do walki z rakiem.

„Środowisko nowotworu – guza zachowuje się zupełnie inaczej niż inne tkanki. Mamy do czynienia z szybkim narastaniem naczyń, które mają bardzo luźną strukturę. Przez nią bez problemu mogą przenikać różne substancje. Dodatkowo, w guzie nie powstają naczynia limfatyczne, co powoduje, że nie ma systemu odprowadzającego. Dzięki temu wyznakowanie guza jest ułatwione. Fluorescencyjne i magnetyczne nanocząstki dotrą do guza i tam nastąpi ich kumulacja. Podczas badania rezonansem magnetycznym łatwo dostrzec takie skupisko – oznacza to, że właśnie tam znajduje się nowotwór” – wyjaśnia naukowiec.

Jego zdaniem, nanocząstki można wykorzystać również w biopsji oraz operacjach wspomaganych fluorescencyjnie. Jak wyjaśnia, taki zabieg pozwala określić, czy np. igła biopsyjna weszła w miejsce guza.

„Są już systemy połączone z optyczną wizualizacją, za pomocą których jesteśmy w stanie zobaczyć, czy na pewno pobieramy materiał, o który nam chodzi. Nanocząstki można też wykorzystać w trakcie operacji, aby rozgraniczyć obszar zdrowej tkanki i naciekania raka. To jest ważne szczególnie w przypadku nowotworów mózgu. Wycina się go, ale nie w całości: zostawia się jego część, szczególnie w przypadkach, gdy bardzo nacieka w niezbędne do życia rejony mózgu. Tak jak w normalnej tkance nie możemy sobie pozwolić na wycięcie dużego obszaru. W mózgu ten margines jest z konieczności jak najmniejszy” – tłumaczy dr hab. Godlewski, podkreślając znaczenie fluorescencyjnego określenia rozmiarów guza w takich przypadkach.

Naukowcy z SGGW wykonali serię udanych doświadczeń na zwierzętach. Ich wyniki znajdują zastosowanie w uczelnianej klinice weterynaryjnej. Jeżeli właściciel zwierzęcia chorego onkologicznie lub z podejrzeniem raka wyrazi zgodę, to przeprowadzane są tu testy na rezonansie magnetycznym z wykorzystaniem nanocząstek.

Czy nanocząstki również nie okażą się szkodliwe? „Tego do końca jeszcze nie wiemy, to jest właśnie zadanie badań przedklinicznych i klinicznych gotowych preparatów. Jak na razie wszystkie badania, które prowadzimy pokazują, że przy zastosowanych dawkach (mieszczących się w zakresie dopuszczalnych europejskich norm dziennego spożycia substancji) skutków ubocznych stosowania nie było. Potwierdzono to w badaniach na myszach laboratoryjnych” – stwierdza rozmówca PAP.

Do zastosowań nanocząstek w diagnostyce u ludzi droga jeszcze daleka. Jak wyjaśnia dr hab. Godlewski, onkologowie zainteresowali się wynikami badań prowadzonych na SGGW, a dotyczących znakowania nowotworu w płucach. Jednak komisje bioetyczne w Polsce, nie wyraziły zgody na to, żeby takie badania zostały przeprowadzone na ludziach.

Poza problemami prawnymi są również finansowe, związane z niechęcią przedsiębiorstw do inwestowania w próby kliniczne. Mimo wielu przeszkód naukowcy starają się znaleźć inwestorów.

Źródło: Serwis Nauka w Polsce – www.naukawpolsce.pap.pl, Autorka: Karolina Duszczyk