9 stycznia br. podpisano umowę o współpracy naukowej między badaczami z Uniwersytetu Śląskiego, pracującymi pod kierunkiem prof. dr hab. Alicji Ratusznej i dr. hab. Piotra Kusia i zespołem kierowanym przez prof. Jacka Capałę z National Cancer Institute, agendy rządu Stanów Zjednoczonych. Umowa dotyczy poszukiwania modyfikowanych fotouczulaczy, które mogą być stosowane w fotodynamicznej terapii nowotworów.

Rozmowa z prof. dr hab. Alicją Ratuszną, kierownikiem Zakładu Fizyki Ciała Stałego Instytutu Fizyki Uniwersytetu Śląskiego.

- Na czym polegają badania prowadzone dotychczas przez zespół naukowy Uniwersytetu Śląskiego?

- Badania nasze dotyczą terapii fotodynamicznej (PDT), która jest specyficzną odmianą chemioterapii stosowanej do niszczenia komórek nowotworowych. Opiera się ona na wykorzystaniu nietoksycznych fotouczulaczy, które pod wpływem odpowiedniej długości fali świetlnej mają dla tkanek nowotworowych działanie śmiercionośne. Kumulują się one w tkankach chorych, a ze zdrowych są szybko usuwane. Najbardziej istotny w tej metodzie jest fakt, że zarówno światło jak i fotouczulacz zastosowane oddzielnie nie są cytotoksyczne. Dopiero ich łączne użycie powoduje martwicę naświetlanej tkanki. Prace kierowanego przeze mnie zespołu polegają na próbach otrzymania syntetycznych porfiryn i ich pochodnych, które spełniałyby wymagania PDT. Niedoskonałość dotychczasowej metody leży w tym, że światło jest silnie absorbowane przez tkanki i w efekcie do guza zlokalizowanego głęboko w ciele wiązka dociera w formie znacznie osłabionej. Ten problem staramy się rozwiązać poszerzając zakres badań.

prof. dr hab. Alicja Ratuszna

- Czy obszar zainteresowań National Cancer Institute pokrywa się z obszarem państwa badań?

- Na obszar działania jednostki wskazuje już nazwa - "instytut raka". Zatrudnieni w nim biolodzy, biochemicy i lekarze onkolodzy prowadzą badania nad poszukiwaniem różnych nowych leków i metod zwalczania choroby nowotworowej. W jego ramach działają kliniki specjalizujące się w zwalczaniu raka różnych organów, np. piersi, gardła, płuc. Poszczególne zespoły prowadzą pacjentów, wykorzystując i jednocześnie testując najnowsze leki i metody terapeutyczne dopuszczone do stosowania. Zespół prowadzony przez prof. Capałę zajmuje się ostatnio tzw. metodą affibody, poszukując nowych metod niszczenia komórek nowotworowych na poziomie badań in vitro i in vivo. Jego pomysły są następnie przejmowane przez klinicystów.

- Jak zrodził się pomysł nawiązania współpracy między naukowcami z Uniwersytetu Śląskiego i National Cancer Institute?

- Prof. Capała jest z wykształcenia fizykiem medycznym i rozumie prowadzone przez nas badania, o których dowiedział się z naszych publikacji. Zaproponował stypendium post-doctoral mojej byłej doktorantce dr Gabrieli Krämer - Marek, i ona już na miejscu przekonała go o sensowności podjęcia wspólnych prac. Profesor, podczas dwukrotnego pobytu w Katowicach, miał okazję osobiście zapoznać się z naszymi badaniami, zespołem i możliwościami współpracy. Następnie zaproponował swoim władzom rozszerzenie prowadzonych przez ICN badań o metodę PDT, która rokuje duże szanse na szybsze efekty. Pomysł spotkał się z aprobatą i zaowocował podpisaniem umowy o współpracy na czas nieokreślony.

- Na czym będzie polegać współpraca polskich i amerykańskich badaczy?

- Pragniemy prowadzić badania dotyczące innego podejścia do wzbudzania fotouczulacza zgromadzonego w tkance nowotworowej, a opartego na układzie fotouczulacz - nanoscyntylator. Chcemy wykorzystać scyntylatory - o wymiarach nanometrów, co zagwarantuje, że stosunkowo łatwo przedostaną się one razem z fotouczulaczem przez błonę komórkową do wnętrza komórki nowotworowej. Scyntylatorami mogą być m.in. cząsteczki takie jak ditlenek tytanu czy tlenek cynku - półprzewodniki, których wzbudzenie może nastąpić poprzez wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie czy gamma. Wracając do stanu podstawowego układy takie emitują promieniowanie z zakresu widzialnego, które może wzbudzić znajdujący się w pobliżu fotouczulacz, prowadząc do uruchomienia mechanizmu PDT. W ten sposób omija się problem osłabienia wzbudzającego fotouczulacz światła przechodzącego przez tkankę, gdyż zastosowane promieniowanie rentgenowskie czy gamma są znacznie bardziej przenikliwe.

Siedzą od lewej: dr Agnieszka Szurko, prof. dr hab. Alicja Ratuszna, dr hab. Roman Wrzalik; stoją od lewej: dr hab Piotr Kuś, dr Violetta Kozik, dr Kry- styna Jarzembek i prof. UŚ dr hab. Jacek Szade; w trzecim rzędzie studenci chemii: Grzegorz Zięba i Marcin Rojkiewicz

Umowa podpisana z National Cancer Institute dotyczy wspólnego poszukiwania nowych układów złożonych z fotouczulacza - pochodnej porfiryny połączonej z nanoscyntylatorem. Podział zadań będzie następujący: polski zespół zajmie się otrzymywaniem fotouczulaczy i nanoscyntylatorów, określeniem jakie promieniowanie jest potrzebne, by je wzbudzić i jakie promieniowanie będą następnie emitować one same. Zadbamy o stworzenie pełnej charakterystyki fizykochemicznej tych układów. Podejmiemy się również przeprowadzenia wstępnych badań in vitro. Grupa prof. Jacka Capały skoncentruje się natomiast przede wszystkim na prowadzeniu badań biologicznych efektu PDT in vitro i in vivo, aby stwierdzić, jakie jest działanie takich układów w organizmach biologicznych. Przewidujemy także, iż Amerykanie udzielą nam pomocy w badaniach fizycznych, szczególnie tych, które prowadzi się na aparaturze, do której nie mamy dostępu w naszych laboratoriach.

- Z jakich funduszy będą finansowane wspólne badania?

- Prof. Capała otrzyma w tym roku na projekt od rządu amerykańskiego najprawdopodobniej kilka milionów dolarów. My natomiast poszukujemy sponsorów.

- Jakie nadzieje wiąże pani z polsko-amerykańskim projektem?

- Liczę na to, że otrzymamy skuteczniejszy lek pomocny w walce z chorobą nowotworową. Jeżeli uda nam się uzyskać odpowiedni układ - połączenie nanoscyntylatora z fotouczulaczem, i jeśli będzie on spełniać wszelkie wymagania fizykochemiczne i biomedyczne, rozpoczną się badania kliniczne. Opatentują to najprawdopodobniej Amerykanie, nie Polacy, gdyż oni dysponują odpowiednio dużymi pieniędzmi. Dla nauki i postępu to jednak nie ma znaczenia. Najważniejsze jest to, aby nasze substancje znalazły zastosowanie w postaci leku. Badania wpisują się także doskonale w popularne obecnie w fizyce i technologii nurty, gdyż łączą dwie dziedziny - biotechnologię i nanotechnologię. Oprócz celu aplikacyjnego mamy więc możliwość poznania pewnych mechanizmów i własności nanomateriałów oraz szansę zbadania, jak zachowują się interesujące nas układy w środowisku biologicznym.

ROZMAWIAŁA
MAGDALENA BUSZEK