Zrozumieć rolę proteoglikanów w progresji nowotworów
Nowotwory są wiodącą przyczyną zgonów, dlatego wyleczenie tych chorób ma znaczenie priorytetowe, jednak ze względu na złożone mechanizmy odpowiedzialne za ich rozwój, jak dotąd nie udało się znaleźć skutecznego leku. Wynika to przede wszystkim z dużej różnorodności nowotworów oraz mnogości różnych czynników, które wpływają na ich rozwój. Takimi czynnikami są np. glikoproteiny, czyli białka, które zawierają specjalny rodzaj cząsteczki cukrowej. Środowisko medyczne od dawna wie, że pewna określona klasa glikoprotein odgrywa ważną rolę w pogarszaniu stanu pacjentów z nowotworami. Jednak ze względu na to, że analiza tych cząsteczek (zwanych proteoglikanami) jest technicznie trudna, społeczność akademicka zaniedbała badania na tym polu. Po części dzięki finansowanemu przez UE projektowi GLYCANC (Matrix glycans as multifunctional pathogenesis factors and therapeutic targets in cancer) analiza proteoglikanów i ich roli w progresji nowotworu właśnie stała się prostsza. „Angażując pochodzących z Europy, Korei i Ameryki Południowej ekspertów w dziedzinie badań glikanów, chcieliśmy lepiej zrozumieć w jaki sposób działają te cukry”, mówi dr Martin Götte, profesor biochemii medycznej na Westfalskim Uniwersytecie Wilhelma w Münsterze i koordynator projektu GLYCANC. „Naszym nadrzędnym celem było wykorzystanie pozyskanej wiedzy do opracowania nowych leków przeciwnowotworowych”, dodaje.
Potężne nowe narzędzia
Aby opracować nowe metody analityczne, pracujący w projekcie naukowcy zastosowali dwie technologie biofizyczne: spektroskopię Ramana oraz analizę FTIR. Pierwsza z nich służy do określania rodzajów drgań własnych cząsteczek, a druga do identyfikacji materiałów organicznych, polimerów oraz, w niektórych przypadkach, także materiałów nieorganicznych. Ponieważ technologie te nie były wcześniej szeroko wykorzystywane w analizie cukrów, badacze musieli najpierw opracować nowe protokoły, aby móc je zastosować. „Nasze metody pozwalają z powodzeniem i dużą powtarzalnością odróżnić tkankę zdrową od nowotworowej w oparciu o różnice w strukturach cukrowych”, wyjaśnia dr Götte. „Taka możliwość jest potężnym nowym narzędziem, które lekarze będą mogli wykorzystać w praktyce klinicznej podczas diagnozowania pacjentów”. Jedna z tych metod wymaga wykorzystania techniki zwanej mikroskopią sił atomowych. Przyzwyczajeni do wykrywania struktur komórek nowotworowych, które są miliony razy mniejsze od milimetra, naukowcy pracujący w przemyśle i środowisku badawczym nawiązali współpracę, aby przystosować tę technikę na potrzeby rozróżniania agresywnych komórek guza od komórek mniej agresywnych. Zespół wykazał również, że małe kwasy nukleinowe, tzw. mikroRNA, są regulowane przez hormony, dlatego określają ilość wytwarzanych proteoglikanów i powodują, że w komórkach nowotworowych cząsteczki te mają inną strukturę od proteoglikanów występujących w komórkach zdrowych. „Oznacza to, że komórki guza stają się mniej agresywne, gdy zostaną poddane terapii lekami opartymi na mikroRNA”, mówi dr Götte. „Uzbrojeni w tę wiedzę mogliśmy wykazać ich wpływ na tzw. nowotworowe komórki macierzyste, które są rodzajem komórek o szczególnej oporności na chemio- i radioterapię. Może to być obiecującym podejściem terapeutycznym”.
Wszystkie cele osiągnięte
Jak twierdzi dr Götte, projekt GLYCANC z powodzeniem zrealizował wszystkie przyjęte założenia naukowe: „Na poziomie naukowym opracowanie nowych, opartych na spektroskopii narzędzi analitycznych, wskazanie regulacyjnej osi receptorów estrogenowych i mikroRNA oraz proteoglikanów, wyjaśnienie wpływu proteoglikanów na nowotworowe komórki macierzyste oraz mechanizmów stojących za opornością nowotworów względem leczenia to rezultaty, z których jesteśmy szczególnie dumni”. Choć projekt oficjalnie dobiegł końca, techniki opracowane dzięki niemu zaczynają być już wykorzystywane przez praktyków. Ponadto niektórzy członkowie zespołu projektu GLYCANC złożyli wspólnie wniosek o finansowanie na szczeblu unijnym i międzynarodowym, aby zapewnić trwałość projektu. Badania w ramach projektu przeprowadzono dzięki wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie”.
Słowa kluczowe
GLYCANC, proteoglikany, nowotwór, glikoproteiny, spektroskopia Ramana, analiza FTIR, mikroskopia sił atomowych, mikroRNA
