Fizyka to nie tylko teoria, ale przede wszystkim życie

Uderzyć w nowotwór światłem

Nękana wieloma chorobami ludzkość marzy o sytuacji, gdy choroba nowotworowa nie będzie się już kojarzyć z nieuleczalnością. Czy jest to tylko jedno z wielu marzeń, które nigdy nie doczeka się spełnienia?

Światło jest niezwykłym czynnikiem, umożliwiającym życie na ziemi. Korzystamy z jego dobrodziejstw każdego dnia, a na zmiany ilości docierających do nas promieni słonecznych reagujemy wahaniami samopoczucia. W zimie nasz organizm jest bardziej podatny na choroby, jesteśmy ospali, podczas gdy latem czujemy się znacznie lepiej. Fenomen wpływu światła na człowieka znalazł zastosowanie również w medycynie.

- Jako fizycy badaliśmy, co się dzieje z fotouczulaczami pod wpływem padającego światła. Słyszeliśmy, że istnieje możliwość zastosowania kombinacji barwnika fotouczulającego i światła w medycynie, m.in. do niszczenia komórek nowotworowych czy wirusa HIV - opowiada prof. dr hab. Alicja Ratuszna, kierownik Zakładu Fizyki Ciała Stałego Instytutu Fizyki w Uniwersytecie Śląskim. - Prowadzony przeze mnie zespół, w składzie: dr hab. Piotr Kuś, dr Gabriela Kramer-Marek, dr Agnieszka Szurko, dr hab. Roman Wrzalik, prof. dr hab. Jacek Szade i prof. dr hab. Andrzej Burian, skupił się na poszukiwaniu substancji, które mogłyby posłużyć do niszczenia komórek nowotworowych. Nawiązaliśmy współpracę z Instytutem Onkologii w Gliwicach i tak rozpoczęliśmy "przygodę" z biofizyką i światłoterapią.

Światło-"terapia", jak sama nazwa wskazuje, jest procesem leczenia, wykorzystującym szczególne własności fotouczulaczy i światła widzianego. Skojarzenie obu tych elementów powoduje, że w komórce zachodzą procesy fotochemiczne prowadzące do jej niszczenia. Specjaliści określają światłoterapię terminem "photodynamic therapy"(PDT), wskazującym, iż ujawniająca się pod wpływem światła dynamika powoduje, że wspomniane czynniki mogą zostać użyte w terapii.

prof. dr hab. Alicja Ratuszna

- Pamiętamy chlorofil - zielony barwnik występujący w roślinach, a będący właśnie przykładem związku światłoczułego, pod wpływem padającego światła umożliwia zajście reakcji fotosyntezy. To ilustruje, jak dzięki promieniom świetlnym szkodliwy dwutlenek węgla zostaje zamieniony w tlen. Ideę tę wykorzystuje fotodynamiczna terapia nowotworów, używając syntetycznego barwnika o nazwie "porfiryna", będącego w naturze podstawowym elementem budowy hemoglobiny- tłumaczy prof. Ratuszna. - Gdy fotouczulacz, który wybiórczo gromadzi się w komórkach nowotworowych a jest szybko wydalany z komórek zdrowych, naświetlimy odpowiednią długością fali świetlnej, w komórce zaczynają zachodzić procesy fotodynamiczne. Cząsteczki związku zostają wzbudzone przez światło o odpowiedniej długości fali (absorpcja promieniowania) i następnie, fluoryzując wypromieniowują do otoczenia nadwyżkę pobranej energii (emisja promieniowania). Proces fluorescencji wykorzystuje diagnostyka fotodynamiczna ("photodynamic diagnosis", PDD), niezwykle skuteczne narzędzie umożliwiające lokalizację zmienionej patologicznie tkanki.

Cząsteczki fotouczulacza mogą także oddawać nadmiar energii tlenowi molekularnemu, znajdującemu się w komórkach, co powoduje jego przekształcenie do niezwykle reaktywnej cząsteczki, zwanej tlenem singletowym. Tlen singletowy i inne reaktywne formy tlenu (wolne rodniki tlenowe), powstające w procesie fotodynamicznym, wyzwalają reakcje oksydacji, prowadzące do niszczenia kolejnych organelli komórkowych. W rezultacie tych procesów komórka umiera.

Światłoterapia jest znana od co najmniej 25 lat i wykorzystywana w leczeniu. Kilka leków pochodzenia naturalnego zostało dopuszczonych do zastosowania w klinice, trwają natomiast poszukiwania syntetycznych barwników. W Polsce istnieje kilka ośrodków stosujących tę metodę kliniczną w odniesieniu do różnych rodzajów nowotworów. W Szpitalu Klinicznym Śląskiej Akademii Medycznej w Bytomiu prof. dr hab. Aleksander Sieroń za pomocą terapii fotodynamicznej leczy głównie nowotwory pęcherza i prostaty. Stosowanie tej metody może oznaczać przełom w walce z chorobą.

- Onkolodzy preferują wycięcie guza, jeśli jest taka możliwość, jednak zabieg chirurgiczny, niekiedy trwale okaleczający, stanowi dramat dla pacjenta. Takie decyzje są bardzo bolesne. Powszechnie stosowana chemioterapia i radioterapia niszczy również zdrowe komórki dając wczesne i późne skutki uboczne a także wycieńcza cały organizm. Światłoterapia jest natomiast bardzo bezpieczna - ocenia prof. Ratuszna. - Sam barwnik i światło oddzielnie nie są toksyczne dla komórek. W terapii używamy w pełni bezpiecznego dla człowieka światła z zakresu widzialnego. Poza tym metoda fotodynamiczna z użyciem specyficznego barwnika i światła stanowi nie tylko narzędzie terapeutyczne, ale i diagnostyczne. Co ważne z obu tych możliwości korzystać można kilkakrotnie jeśli zajdzie taka potrzeba, bez poważnych powikłań. Leczenie może odbywać się nawet w warunkach ambulatoryjnych, a pacjent nie wymaga długiej rekonwalescencji po zabiegu, co wpływa na obniżenie kosztów leczenia.

Terapia fotodynamiczna w niektórych typach nowotworów jest bardzo skuteczna, w innych może z powodzeniem stanowić metodę uzupełniającą.

MAGDALENA BUSZEK