מתג מולקולרי מבוקר אור מעיר תאי סרטן ריאות לטיפול

חוקרים מ-ETH ציריך פיתחו מתג מולקולרי שנשלט על ידי אור. זה מעיר תאי סרטן ריאות ממצב רדום מגן, כך שהם נגישים יותר לטיפול.

תאי גידול יכולים לעבור למצב דמוי שינה ובכך להתחמק מההשפעה ההרסנית של תרופות לסרטן. בסוגים מסוימים של המחלה, כגון צורות מסוימות של סרטן ריאות, מצב זה מופעל על ידי הורמוני לחץ בגוף. בתוך התאים הסרטניים, קולטני הגלוקוקורטיקואידים מזהים את ההורמונים, והתאים מגיבים בכך שהם עוברים למצב שבו הם כמעט ולא עוברים חלוקה. זה הופך טיפולים רבים ללא יעילים. מדענים מנסים לכבות את הקולטנים הללו במטרה להעיר את התאים הסרטניים משינה – מה שהופך אותם לפגיעים להתקפות.

אור מגביל את ההשפעה לגידול

הבעיה היא שלכל תא בגופנו יש קולטנים לגלוקוקורטיקואידים, שמבצעים תפקידים חשובים – כולל בהפחתת דלקת ועבור מערכת החיסון. לחיסול כל הקולטנים הללו בכל הגוף יהיו תופעות לוואי הרות אסון, ולכן יש צורך בשיטה מאוד ספציפית אשר הורסת רק את הקולטנים לגלוקוקורטיקואידים של תאי הגידול.

חוקרים מ-ETH ציריך מצאו כעת פתרון על ידי פיתוח מערכת שגורמת להרס של קולטנים אלה. ניתן להשתמש באור כדי לנטרל באופן סלקטיבי את השפעת המערכת ברקמה הבריאה הסובבת כך שההשפעה מוגבלת לגידול. "מערכת זו מבוססת על טכנולוגיה רפואית קיימת ולכן מציעה סיכוי ריאלי של טיפולים מקומיים", אומר רובין שאופליין, המחבר הראשון המשותף של הפרסום ודוקטורנט בקבוצת המחקר בראשות קתרינה גאפ, פרופסור לאפיגנטיקה ונוירואנדוקרינולוגיה.

תיוג מבטיח סילוק מהיר של הקולטנים

לגישתם השתמשו החוקרים במערכת מיחזור הקיימת באופן טבעי בגוף. מערכת זו מזהה חלבונים פגומים ומתייגת אותם לסילוק על ידי הצמדת מולקולה קטנה – תווית "זבל", כביכול. חלבונים המסומנים בצורה זו מתפרקים לאחר מכן. החוקרים שינו כעת תהליך זה במיוחד לסילוק קולטני גלוקוקורטיקואידים על תאי הגידול.

לשם כך הם בנו מתג המורכב משלושה חלקים: תת-יחידה הנקשרת לקולטן, חלק חיבור גמיש ותת-יחידה נוספת שנקשרת לאנזים האחראי על הצמדת תווית האשפה. הטריק טמון בעיצוב הכימי של החלק המחבר: בתנאי תאורה רגילים הוא נמתח כך שהאנזים נמצא במרחק הנכון מהקולטן כדי לסמן אותו. התא מקבל אפוא את האות להתפרק ולהיפטר מהקולטן. כאשר נחשף לאור באורך גל נתון, החלק המחבר מתעקם. כתוצאה מכך, לאנזים ולקולטן כבר אין את המיקום היחסי הנכון להצמדת תוויות האשפה.

תאי סרטן ריאות שהתעוררו משינה במעבדה

פיתוח מדעי זה התאפשר בזכות שיתוף פעולה בין קבוצות מחקר שונות ב-ETH ציריך. עבור ניסויים אלה, פרופסור לסינתזה אורגנית אריק קאריירה וצוותו ייצרו חלקי חיבור מרובים. כאשר שולבו במתג, שניים מהחלקים הללו הראו בדיוק את המאפיינים הרצויים במהלך הבדיקה. כלומר, ניתן להשתמש באור כדי להפוך את המתג בין צורה שגורמת להתדרדרות של הקולטן לצורה שלא.

המטרה היא ליישם את המתג הזה בטיפול סרטן מקומי ברמת דיוק גבוהה. לשם כך, הוא מוזרק לגידול, ולאחר מכן נעשה שימוש באור כדי לכבות באופן ספציפי את כל המתגים הנודדים מהגידול אל הרקמה הבריאה.

לכן הפעילות יכולה להיות מוגבלת בהחלט לליבת הגידול, לשמר את הרקמה הסובבת ולגרום לתופעות לוואי פחותות באופן משמעותי. האפקט הפיך וניתן לשלוט בו בצורה מדויקת".

רובין שאופליין, המחבר הראשון המשותף של הפרסום

בתרביות מעבדה של תאי סרטן ריאות, החוקרים כבר הצליחו להדגים את ההשפעה הביולוגית הצפויה, כאשר החומר הפעיל מוביל לפירוק מהיר של קולטני הגלוקוקורטיקואידים של תאי הגידול. ניתוח של פעילות גנטית הראה גם כי התאים מתעוררים ממצבם הרדום כתוצאה מכך. "כמובן, כעת יהיה צורך לאמת את זה גם באורגניזמים חיים", אומר Scheuplein.

יישומים בסרטן השד והערמונית

יתרה מכך, החוקרים עדיין צריכים לייעל את המערכת עבור יישומים בטיפול בסרטן. מכיוון שאור חודר רק כמה מילימטרים לתוך הרקמה, יש למקם את מקור האור קרוב לגבולות הגידול על מנת לבסס את המחסום האופטי המגן. במקרה של סרטן ריאות, למשל, ניתן היה להשיג זאת בקלות באמצעות אנדוסקופ. עבור גידולים היושבים עמוקים יותר, צוותי המחקר רוצים לפתח מתגים המגיבים לאורכי גל ארוכים יותר, כמו קרוב לאינפרא אדום, שחודרים עמוק יותר ועדין יותר לתוך הרקמה.

"פיתחנו מערכת מודולרית שבה נוכל להשתמש גם כדי לכבות קולטנים אחרים", מסביר Scheuplein. לדוגמה, קולטנים בעלי עניין עבור יישומים קליניים כוללים את הקולטן לאסטרוגן במקרה של סרטן שד תלוי הורמונים ואת הקולטן לאנדרוגן בסרטן ערמונית מתקדם. המערכת כבר מוכנה לשימוש במחקר על מנת להבהיר מסלולי איתות מורכבים בביולוגיה של הסרטן.