Cercetătorii de la Institutul Paul Scherrer PSI, în colaborare cu ETH Zurich, au optimizat o metodă de diagnosticare a tumorii folosind radionuclizi. Potențialele efectele secundare pot fi reduse semnificativ printr-o metodă moleculară.

Odată cu dezvoltarea unei noi clase de așa-numite produse radiofarmaceutice, cercetătorii au reușit să abordeze problema substanțelor radioactive care rămân mult timp în rinichi. Abordarea lor se bazează pe o proteină suplimentară, care poate fi fragmentată în rinichi. Acest clivaj detașează substanța radioactivă din medicament, permițându-i să intre direct în tractul urinar, astfel încât să poată fi eliminat.

Radiofarmaceuticele sunt medicamente, administrate prin injecție, care pot fi folosite pentru a detecta și ataca tumorile din organism. În principiu, aceste substanțe constau dintr-un radionuclid și o biomoleculă. Biomolecula, de exemplu un anticorp sau o peptidă, se fixează în mod specific pe anumite structuri de suprafață ale țesuturilor. Radionuclidul emite radiații, care pot fi folosite pentru a detecta o tumoare sau pentru a o distruge.

Principiul sună simplu, dar există multe obstacole de depășit în parcursul către un medicament care să fie gata de utilizare. În afară de dificultatea pur practică de a cupla un radionuclid la o biomoleculă, este esențial și dificil să fie identificată molecula potrivită.

Martin Béhé, șeful Grupului de Farmacologie din Centrul de Științe Radiofarmaceutice de la PSI, explică problema: „Dacă molecula este prea specifică, există pericolul ca tumorile să fie detectate. Cu toate acestea, dacă este prea generală, s-ar putea fixa de țesutul sănătos, ducând la diagnostice fals pozitive.”

Metoda vizează matricea extracelulară

Pentru molecule adecvate există și alte ținte posibile, exceptând suprafețele tumorilor, de exemplu așa-numita matrice extracelulară. În loc să vizeze direct tumoarea, grupul de cercetare condus de Martin Béhé a urmărit această matrice extracelulară – partea de țesut situată între celule. În procesele patologice, cum ar fi creșterea celulelor canceroase, matricea extracelulară joacă un rol crucial. Multe studii indică faptul că anumite proteine ​​prezente în această matrice promovează viabilitatea celulelor canceroase. De fapt, s-a demonstrat că creșterea tumorii este însoțită de o remodelare a matricei extracelulare.

Cercetătorii, conduși de Martin Béhé de la PSI și Viola Vogelșeful Laboratorului de Mecanobiologie Aplicată de la ETH Zurich, doresc să exploateze această remodelare pentru a aduce radionuclidul în țesutul tumoral. Mai exact, ei se concentrează pe o anumită proteină din matrice, cunoscută sub numele de fibronectină. În țesutul sănătos, fibronectina prezintă o structură extinsă, întinsă, care începe să se relaxeze pe măsură ce boala progresează.

Martin Béhé oferă o analogie: „Aceasta este ca un arc mecanic. Când arcul este tensionat, există spații mari între bobinele individuale unde medicamentul nu poate forma legături. Dacă, pe de altă parte, arcul se relaxează, golurile sunt închise și afinitatea de legare crește.”  Astfel, fibronectina este supusă unei modificări structurale, menținând în același timp compoziția chimică. Cu toate acestea, această modificare este suficientă pentru a crește semnificativ afinitatea de legare cu anumite peptide.

Într-un studiu anterior, Martin Béhé și echipa sa au reușit să arate că așa-numitele peptide de legare a fibronectinei (FnBPs) pot fi utilizate ca purtători pentru a transporta radionuclizi, într-un mod țintit, în matricea extracelulară a unei tumori. Pentru a face acest lucru, cercetătorii au combinat peptida de legare a fibronectinei FnBP5 cu izotopul radioactiv indiu-111. Cu ajutorul acestui radiofarmaceutic, cancerul de prostată poate fi depistat, cu success, într-un stadiu preclinic. Cu toate acestea, radionuclidul se acumulează nu numai în tumoare, ci și în rinichi.

Implicația asupra rinichilor

Nivelurile ridicate de depozite radioactive în rinichi nu numai că interferează cu imagistica, dar pot și deteriora rinichii. Problema apare deoarece multe proteine ​​și peptide sunt filtrate de rinichi înainte de a fi eliminate prin urină. Acest proces complicat poate face ca radionuclizii legați de peptide să rămână în rinichi pentru o lungă perioadă de timp, înainte ca în cele din urmă să se descompună complet sau să fie procesați într-un alt mod.

Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii au modificat peptida FnBP5 cu o proteină special, care poate fi fragmentată în rinichi. Această proteină acționează ca o punte între peptida originală și radionuclid. Astfel, FnBP5 se poate lega de fibronectină și, prin radionuclid, face tumoarea vizibilă. Dar, de îndată ce medicamentul modificat intră în rinichi, proteina adăugată suplimentar este secționată, iar radionuclidul intră direct în tractul urinar, de unde poate fi eliminat.

Prin acest ”truc” molecular, cercetătorii au reușit să mențină eficacitatea medicamentului original, reducând eficient depozitele radioactive din rinichi. Béhé afirmă: „Sperăm că descoperirile noastre pot fi utilizate și pentru alte produse radiofarmaceutice care sunt asociate cu efecte secundare similare”.

 

Sursă: www.technologynetworks.com