Terapia fotodinamică, o abordare inovatoare de tratare a cancerului, utilizează fotosensibilizatori pentru a genera specii reactive de oxigen (ROS), care, atunci când sunt iradiate de lumină, ucid selectiv celulele canceroase. Cu toate acestea, majoritatea terapiilor fotodinamice existente se bazează pe prezenţa oxigenului, în timp ce tumorile canceroase solide prezintă adesea un micro-mediu hipoxic, cu niveluri foarte scăzute de oxigen, ceea ce limitează eficienţa terapeutică a acestei abordări.
Pentru a aborda această limitare, o echipă de cercetători condusă de oameni de ştiinţă de la City University of Hong Kong (CityU) a făcut o descoperire semnificativă prin inventarea unei noi clase de fotooxidanţi activaţi aproape de infraroşu, care pot ucide eficient celulele canceroase fără a avea nevoie de oxigen.
Fotooxidanţii induc o formă unică de moarte a celulelor canceroase care poate depăşi rezistenţa acestora.
Descoperirile oferă o nouă strategie, numită „terapie prin fotooxidare", şi oferă o direcţie promiţătoare pentru dezvoltarea de medicamente împotriva cancerului.
În studiul lor, echipa CityU a descoperit un efect numit „fotooxidare potenţată de metale". Prin conjugarea unor metale, precum platina, cu liganzi organici fotosensibili, aceştia au îmbunătăţit semnificativ capacitatea de fotooxidare.
Această descoperire i-a condus pe cercetătorii chinezi la dezvoltarea unei noi clase de foto-oxidanţi de platină (IV) activată prin infraroşu apropiat (foto-oxidanţi Pt(IV)), care poate fi activată de lumina în infraroşu apropiat (NIR) pentru a oxida direct biomoleculele şi pentru a distruge eficient celulele canceroase fără a fi nevoie de oxigen.
În experimentele lor, echipa a administrat foto-oxidanţi Pt(IV) la şoareci cu tumori prin injectare intravenoasă (IV).
Patru ore mai târziu, au aplicat şoarecilor radiaţii în infraroşu apropiat pentru a activa foto-oxidanţii pentru a ataca celulele canceroase.
Rezultatele au demonstrat o reducere semnificativă a volumului şi a greutăţii tumorilor cu 89% şi, respectiv, 76%, ceea ce indică un efect puternic de inhibare a tumorilor al fotooxidanţilor Pt(IV).
„Am descoperit că 'modul de moarte programată' a celulelor canceroase indus de fotooxidanţii Pt(IV) diferă de cel al oricăror alţi agenţi anticancerigeni", a declarat profesorul Zhu Guangyu, de la departamentul de chimie al CityU
Potrivit acestuia, un mod unic de distrugere a celulelor canceroase a fost iniţiat prin intermediul efectului cu dublă acţiune al stresului oxidativ intracelular puternic şi al reducerii valorii pH-ului intracelular.
Datele studiului experimental, publicate în revista ştiinţifică Nature Chemistry. arată că, după ce foto-oxidanţii Pt(IV) care s-au acumulat în reticulul endoplasmatic din interiorul celulelor canceroase au fost activaţi de radiaţii în infraroşu apropiat, aceştia au oxidat viguros biomoleculele cheie din interiorul celulelor canceroase fără a necesita oxigen, generând ROS, peroxizi lipidici şi protoni.
ROS şi peroxizii lipidici au declanşat apoi explozii oxidative intense, în timp ce protonii au scăzut valoarea pH-ului intracelular, creând un micro-mediu acid, nefavorabil pentru celulele canceroase.
În plus, experimentele au confirmat că fotooxidanţii Pt(IV) activează în mod eficient sistemul imunitar atât in vitro, cât şi in vivo.
Foto-oxidanţii Pt(IV) au declanşat moartea celulelor imunogene, stimulând proliferarea şi activarea celulelor imunitare.
Numărul de celule T helper (celulele Th sunt limfocite T non-citotoxice, care joacă un rol intermediar important în sistemul imunitar adaptiv prin secretia de citokine.) şi T killer (celule naturale ucigaşe din sistemul imunitar), care sunt esenţiale pentru declanşarea răspunsului imunitar al organismului, la şoarecii trataţi cu foto-oxidanţi Pt(IV) fotoactivate, a crescut de 7 şi, respectiv, de 23 de ori, comparativ cu grupul de control.
„Prin inducerea necrozei neclasice, foto-oxidanţii Pt(IV) pot depăşi rezistenţa celulelor canceroase la terapiile fotodinamice tradiţionale şi la agenţii de chimioterapie, pot activa sistemul imunitar şi pot elimina eficient celulele canceroase", a explicat profesorul Zhu.
Aceste constatări care servesc drept dovadă a conceptului sugerează că dezvoltarea de foto-oxidanţi potenţaţi de metale ar putea fi o nouă direcţie promiţătoare pentru dezvoltarea de medicamente anticancerigene pe bază de metale, au precizat cercetătorii CityU.
Echipa intenţionează acum să efectueze studii preclinice pentru a caracteriza pe deplin proprietăţile chimice, biologice şi farmaceutice ale fotooxidanţilor Pt(IV) recent inventaţi.
Scopul lor final este de a identifica compuşi chimici pentru teste clinice cu un potenţial suficient (măsurat prin potenţă, selectivitate, farmacocinetică, proprietăţi fizico-chimice etc.) pentru a progresa către un program complet de dezvoltare a unui medicament.
Echipa de la CityU a dezvoltat o nouă clasă de foto-oxidanţi de platină(IV) activată prin radiaţii aproape de infraroşu, care poate elimina în mod eficient celulele canceroase într-un mod independent de oxigen. Fotooxidanţii declanşează necroza neclasică, care poate depăşi rezistenţa celulelor canceroase la terapiile fotodinamice şi chimioterapiile convenţionale şi poate activa sistemul imunitar. Cercetarea evidenţiază importanţa capacităţii de foto-oxidare a agenţilor anticancerigeni pe bază de metale şi oferă o nouă direcţie pentru dezvoltarea medicamentelor anticancerigene de generaţie următoare. Credit: Deng, Z. et al., sursa: Nature Chemistry).
Foto articol: Echipa de cercetare, condusă de profesorul Zhu Guangyu (în faţă, dreapta), din cadrul Departamentului de Chimie, şi de profesorul He Mingliang (în faţă, stânga), din cadrul Departamentului de Ştiinţe Biomedicale de la CityU; în rândul din spate, de la stânga la dreapta: Dr. Li Huangcan, coautor al primului autor, şi Wang Xiong, Liu Gongyuan şi Chen Shu. Credit Universitatea City din Hong Kong.
