Rak pozostaje jedną z najtrudniejszych do leczenia chorób, ponieważ każdy przypadek może być inny, a nowotwory często zachowują się w nieprzewidywalny sposób. Jednym z nowych kierunków udoskonalania terapii jest projektowanie lepszych modeli testowych i tworzenie inteligentniejszych sposobów dostarczania leku bezpośrednio do nowotworów. Niedawne badanie pokazuje, że bardzo małe, stabilne, mezoporowate cząstki krzemionki, znane jako mezoporowate nanocząstki krzemionki, które są maleńkimi porowatymi materiałami przeznaczonymi do przechowywania i uwalniania leków, mogą z powodzeniem gromadzić się w nowotworach w dwóch różnych systemach testowych. Sugeruje to, że pewnego dnia będą mogły zostać wykorzystane do przenoszenia leków bezpośrednio do komórek nowotworowych.
Badania przeprowadzili naukowcy pod kierunkiem profesora Fuyuhiko Tamanoi i dr Kotaro Matsumoto. Zespół jest powiązany z Uniwersytetem w Kioto w Japonii. Wyniki ich badań opublikowano w recenzowanym czasopiśmie Cells.
Do przeprowadzenia badania zespół profesora Tamanoi wykorzystał zarówno myszy, jak i model oparty na jajach kurzych, zwany modelem błony kosmówkowo-moczowodowej, który wykorzystuje cienką błonę bogatą w naczynia krwionośne wewnątrz rozwijającego się jaja, która może wspierać wzrost nowotworu. Model jaja kurzego jest szczególnie przydatny, ponieważ guzy szybko rosną w nim, dzięki czemu eksperymenty są szybsze i tańsze. Przeszczepiając różne typy komórek nowotworowych, w tym komórki raka kości pobrane od pacjentów, badacze byli w stanie wykazać, że nowotwory w układzie jaj kurzych rozwijały się w sposób bardzo przypominający prawdziwe nowotwory ludzkie.
Jednym z najważniejszych odkryć było to, że specjalnie zaprojektowane cząstki krzemionki – maleńkie, dobrze rozproszone i bardzo stabilne – były w stanie skoncentrować się wewnątrz guzów zarówno w modelu jaja kurzego, jak i myszy. Oznaczało to, że mniej cząstek przedostawało się do zdrowych narządów, takich jak wątroba czy nerki. Utrzymywanie cząstek z dala od zdrowych narządów ma kluczowe znaczenie dla zmniejszenia skutków ubocznych leczenia raka. Jak wyjaśnił profesor Tamanoi: „Wyniki te wskazują na użyteczność modelu błony kosmówkowo-moczowodowej w przypadku komórek nowotworowych pochodzących od pacjentów, a także do oceny nośników leków pod kątem celowania w nowotwór”.
Zespół profesora Tamanoi odkrył również, że cząstki o słabszym ładunku dodatnim akumulują się w nowotworach skuteczniej niż cząstki o większym ładunku. Ładunek elektryczny na powierzchni nanocząstek wpływa na ich selektywną lokalizację w guzie. W ciągu jednego dnia cząsteczki gromadziły się w tkance nowotworowej w ilości około pięciokrotnie wyższej niż wcześniejsze pomiary, co wskazuje, że były stabilne w organizmie i krążyły wystarczająco długo, aby dotrzeć do guza. Według dr Matsumoto: „Małe, wysoce dyspersyjne nanocząstki mezoporowatej krzemionki wykazują doskonałą akumulację guza zarówno w błonie kosmówkowo-moczowodowej, jak i w modelach mysich”.
Odkrycia te są ważne, ponieważ pokazują, że model jaja kurzego to szybki i niezawodny sposób testowania nowych podejść, a jednocześnie ukazują potencjał cząstek krzemionki jako nośników leków przeciwnowotworowych. Łącząc praktyczne modele testowe z zaawansowaną nanotechnologią, czyli wykorzystaniem niezwykle małych materiałów do rozwiązywania problemów medycznych, badanie wskazuje na bardziej spersonalizowane i skuteczne metody leczenia raka, które pewnego dnia mogą zmniejszyć skutki uboczne i poprawić przeżycie.
Podsumowując, badania profesora Tamanoi podkreślają dwa główne kroki naprzód. Po pierwsze, rozszerza model jaja kurzego o nowotwory wyhodowane z komórek nowotworowych pochodzących od pacjentów. Po drugie, potwierdza, że te specjalnie wytworzone cząsteczki krzemionki mogą z powodzeniem gromadzić się wewnątrz guzów zarówno w modelach jaj kurzych, jak i mysich. Łącznie te postępy sugerują przyszłość, w której możliwe będzie szybsze testowanie terapii i dokładniejsze dostarczanie leków, co pomoże pacjentom uzyskać lepszą opiekę.
Odniesienie do czasopisma
Komatsu A., Higashi Y., Lin C.-K., Chen Y.-P., Wu S.-H., Suzuki M., Matsumoto K., Tamanoi F. „Akumulacja małych, wysoce dyspersyjnych mezoporowatych nanocząstek krzemionki w guzie zarówno w modelu błony kosmówkowo-moczniowej, jak i w modelach mysich.” Komórki, 2025; 14(10): 734. DOI: https://doi.org/10.3390/cells14100734
O Autorach
Du. Kot jest obecnie adiunktem w Instytucie Zintegrowanych Nauk o Materiałach Komórkowych, Instytucie Badań Zaawansowanych, Uniwersytetu w Kioto. W swoich badaniach skupił się na rozwoju nowej radioterapii nowotworów z wykorzystaniem nanotechnologii i immunologii nowotworów. Dr Matsumoto opracowała również i wykazała przydatność modelu błony kosmówkowo-moczowodowej kurczaka (CAM), który można wykorzystać do wszczepiania różnych nowotworów w celu oceny biodystrybucji nanocząstek krzemionki. Badano skuteczność tych nanocząstek w leczeniu BNCT.
Du. Fiyung to Tami jest profesorem w Instytucie Zintegrowanych Nauk o Materiałach Komórkowych, Instytucie Studiów Zaawansowanych, Uniwersytet w Kioto. Jego wieloletnie zainteresowania dotyczą nanocząstek i ich akumulacji w nowotworach. Badanie to rozpoczęło się w California NanoSystems Institute na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. W 2017 roku przeniósł się na Uniwersytet w Kioto i zaczął opracowywać nową generację mezoporowatych nanocząstek krzemionki.
