Ktoś kiedyś napisał, że macierzyste komórki nowotworowe to posłańcy śmierci – czekają w ukryciu, by zaatakować, a jak już do ataku dojdzie, to nie ma przed nimi ucieczki. Zmienić to mogą badania prowadzone przez zespół profesora Adama Huczyńskiego z Wydziału Chemii, między innymi odkrycia dokonywane przez dra Michała Antoszczaka. Jego „przeciwnowotworowe konie trojańskie” mogą okazać się skuteczną bronią w walce z rakiem.
Według szacunków w przyszłym roku na świecie u około 20 milionów ludzi zostanie wykryty nowotwór. Od 2000 roku liczba ta wzrośnie zatem dwukrotnie. W Polsce szacuje się, że zachoruje 160 tysięcy osób. Dr Michał Antoszczak jako jedyny z naukowców UAM otrzymał w tym roku grant na badania w ramach programu Uwertura, który został ufundowany przez Narodowe Centrum Nauki. Niebawem wyjedzie do Instytutu Curie w Paryżu, aby rozwijać badania między innymi nad salinomycyną – związkiem naturalnym o niezwykle wysokiej skuteczności w walce z nowotworami. To on stanowić ma główny element ,,konia trojańskiego’’. Obudowany witaminami, które tak bardzo ,,lubią’’ nowotwory, wnikałby do ich wnętrza i zabijał.
Naukowca z Wydziału Chemii od początku pasjonują badania nad związkami pochodzenia naturalnego o udowodnionej wysokiej aktywności biologicznej, w szczególności zaś nad antybiotykiem jonoforowym (jonoforem) – salinomycyną. Związek ten produkowany jest przez promieniowce (Gram-dodatnie bakterie). Salinomycyna nie jest środkiem nowym. Znano ją od dawna. Od dziesięcioleci używano jej w weterynarii jako dodatku do pasz w walce przeciwko kokcydiozie – chorobie pasożytniczej bydła, drobiu czy królików.
Jednak w 2009 roku nastąpił przełom w postrzeganiu salinomycyny jako środka o bardzo wysokiej aktywności przeciwnowotworowej. Spośród przebadanych wówczas około 16 tysięcy związków, jedynie 32 zostały zidentyfikowane jako te, które działają na macierzyste komórki nowotworowe odpowiedzialne za przerzuty, nawroty oraz progres choroby nowotworowej. Amerykańscy naukowcy odkryli ponadto, że spośród tych 32 związków najaktywniejsza była salinomycyna. Mało tego. Była ona blisko stukrotnie bardziej efektywna wobec macierzystych komórek nowotworowych od taksolu – leku powszechnie stosowanego w walce z nowotworem piersi czy jajników. Trzy lata później – w 2012 roku – salinomycyna została zastosowana u ludzi.
- Pracuję w zespole badawczym profesora Adama Huczyńskiego, z którym od początku byłem naukowo związany – mówi dr Michał Antoszczak. - Miałem szczęście, że właśnie w 2012 roku rozpocząłem pracę magisterską, w ramach której zająłem się chemiczną modyfikacją salinomycyny. W tym samym roku profesor Adam Huczyński otrzymał grant na badania nad salinomycyną. W wyniku przeprowadzonych wówczas eksperymentów opracowaliśmy oraz znacząco rozszerzyliśmy ścieżki modyfikacji tego związku, skutkiem czego było otrzymanie przeze mnie obszernej serii estrów, amidów, a także koniugatów salinomycyny z innymi biologicznie czynnymi związkami chemicznymi.
Do powodzenia badań niewątpliwie przyczyniło się opracowanie przez profesora A. Huczyńskiego metody wydajnej izolacji salinomycyny z paszy, do której jest dodawana, gdyż problem z chemiczną modyfikacją tego związku był ściśle związany z jego bardzo wysoką ceną handlową.
- Mieliśmy zatem dostęp do salinomycyny wartej na rynku kilka milionów złotych, dzięki czemu mogliśmy dopracowywać metody jej chemicznej modyfikacji – mówi dr Michał Antoszczak. - W 2012 roku byliśmy pierwszym i jedynym zespołem badawczym na świecie, który prowadził badania polegające na syntezie pochodnych salinomycyny, a następnie na ocenie ich aktywności biologicznej, w tym przeciwnowotworowej. Po nas druga była grupa badawcza ze Szwecji, która odwołuje się do metody izolacji salinomycyny opracowanej w naszym zespole. W swoich badaniach zajęła się jednakże zupełnie innym kierunkiem jej chemicznej modyfikacji.
Wszystko to spowodowało, że w 2015 roku, czyli trzy lata po rozpoczęciu badań, dr Michał Antoszczak otrzymał stypendium za pionierskie i unikatowe w skali światowej badania w zakresie chemicznej modyfikacji salinomycyny. Wtedy też wyjechał na zagraniczny staż naukowy do Szwecji, aby pogłębić swoje badania w zespole Profesora Daniela Stranda z Lund University. Nawiązana wówczas ścisła współpraca jest kontynuowana, czego efektem są dwie wspólne publikacje naukowe i szereg kolejnych w planach.
Czytaj też: Jaskółcze ziele. Reaktywacja
Obecnie dr Michał Antoszczak pracuje nad kolejnym projektem zatytułowanym „Przeciwnowotworowe konie trojańskie: Zastosowanie idei biokoniugacji do wynalezienia nowych leków przeciwnowotworowych”.
- O „przeciwnowotworowych koniach trojańskich” myślę w kontekście antybiotyków jonoforowych, które wykazują nie tylko niezwykle wysoką aktywność wobec komórek nowotworowych, ale także wobec macierzystych komórek nowotworowych. Moim pomysłem jest wykorzystanie właściwości oraz specyfiki biochemicznej komórek nowotworowych przeciwko nim samym. Wszystkie żywe komórki potrzebują witamin do prawidłowego funkcjonowania, zaś szybko dzielące się komórki nowotworowe potrzebują ich szczególnie dużo, aby podtrzymać swój gwałtowny wzrost i zdolność do niepohamowanego podziału. Z tego powodu komórki nowotworowe wykazują nadekspresję specyficznych receptorów, aby zwiększyć wchłanianie składników odżywczych oraz witamin do ich wnętrza – mówi dr Michał Antoszczak. - Moim pomysłem jest połączenie antybiotyku jonoforowego – salinomycyny, monenzyny lub kwasu lasalowego z odpowiednimi witaminami, takimi jak biotyna czy kwas foliowy, których zawartość w komórkach nowotworowych jest znacznie wyższa niż w normalnych. Pamiętajmy, że sama komórka nowotworowa często wykazuje nadekspresję receptorów witaminowych w błonie komórkowej.
Nie jest to łatwe zadanie?
- Z pewnością nie jest. Z jednej strony mówimy o doborze czynnika selektywnie nakierowującego na komórkę nowotworową – witaminie, czyli biotynie lub kwasie foliowym, a z drugiej – efektywnego związku przeciwnowotworowego. Należy je jednak połączyć przy użyciu „inteligentnego” łącznika zawierającego na przykład specyficzne wiązania estrowe, które w wyniku działania określonych enzymów byłyby łatwo hydrolizowane wewnątrz komórek nowotworowych.
Zdaniem naukowca, na skutek procesu endocytozy (jednego ze sposobów transportowania większych cząsteczek do wnętrza komórki) aplikowany „koń trojański” selektywnie wnikałby do wnętrza komórek nowotworowych. Tam na skutek działania specyficznych enzymów doszłoby do zerwania określonych wiązań chemicznych i do uwolnienia salinomycyny, monenzyny czy kwasu lasalowego, co rozpoczęłoby proces niszczenia komórki nowotworowej.
Projekt poznańskiego naukowca oceniało w Krakowie międzynarodowe gremium ekspertów. W trakcie kilkudziesięciominutowej merytorycznej rozmowy sugerowali oni, w jaki sposób dr Michał Antoszczak powinien doprecyzować swój wniosek, aby w niedalekiej przyszłości skutecznie zaaplikować o grant ERC. Wzbogacony o tę wiedzę i własne pomysły dr Michał Antoszczak pojedzie na pół roku do Paryża. Będzie pracował w zespole profesora Raphaëla Rodrigueza w Instytucie Curie, który również zajmuje się chemiczną modyfikacją związków o potencjalnym zastosowaniu w terapii przeciwnowotworowej.
- Jesteśmy ekspertami od antybiotyków jonoforowych. Potrafimy skutecznie i racjonalnie przeprowadzać ich chemiczną modyfikację, co nie należy do zadań prostych m.in. ze względu na obecność dość dużej liczby różnorodnych grup funkcyjnych w obrębie ich struktury. Często zależy nam na modyfikacji jednej, ściśle określonej grupy funkcyjnej, która jest kluczowa dla poprawy danej aktywności biologicznej. W tym tkwi nasza siła i nasz potencjał naukowy. Powiedzmy jednak jasno – prowadzimy badania podstawowe. Ich wyniki mają stać się oceną kierunku, w którym podążamy. Antybiotyki jonoforowe połączone poprzez „inteligentne” łączniki z witaminami czy też z czynnikami nakierowującymi na mitochondria, to w moim przekonaniu właściwa droga. To potencjalne „przeciwnowotworowe konie trojańskie”, które w przyszłości mogą uratować życie milionom ludzi – kończy dr Michał Antoszczak.
Krzysztof Smura
