Kropki kwantowe i cisplatyna – nowy kierunek w celowanej terapii nowotworów

Nowotwory to dziś jedno z największych wyzwań medycyny. Każdego roku powodują około 10 milionów zgonów na świecie. Choć możliwości terapeutyczne rosną, w wielu przypadkach podstawą leczenia pozostaje chemioterapia. Jednym z najczęściej stosowanych leków jest cisplatyna – znana od ponad czterdziestu lat. To silny lek przeciwnowotworowy, ale jej stosowanie wiąże się z wieloma działaniami niepożądanymi i problemem narastającej oporności komórek nowotworowych.

Właśnie dlatego poszukiwane są nowe sposoby, które pozwolą skierować leki dokładnie tam, gdzie są potrzebne – do komórek guza – z pominięciem zdrowych tkanek. Jednymi z najbardziej obiecujących rozwiązań są systemy celowanego dostarczania leków oparte na nanonośnikach, a szczególnie na kropkach kwantowych (ang. quantum dots, QDs). 

Te nanocząstki cechują się wysoką stabilnością i łatwo poddają się modyfikacji. Mogą przenosić lek i selektywnie go uwalniać po dotarciu do komórek docelowych. A dzięki naturalnej fluorescencji pozwalają śledzić drogę leku w organizmie. Poza tym właściwości fotoluminescencyjne i fototermiczne QDs mogą zostać wykorzystane w terapii fotodynamicznej oraz fototermicznej, zwiększając skuteczność leczenia dzięki terapii skojarzonej.

Obraz

Dotychczas QDs badano głównie jako nośniki doksorubicyny. Zdecydowanie mniej wiadomo o ich wykorzystaniu do transportu leków platynowych, takich jak cisplatyna. Dlatego naukowcy z Wydziału Chemicznego PW w swoim projekcie chcą odpowiedzieć na kluczowe pytanie: czy kropki kwantowe ZnO mogą stać się bezpiecznym i skutecznym nośnikiem cisplatyny? 

– Pracujemy nad systemem opartym głównie na kropkach kwantowych ZnO połączonych z cisplatyną – mówi kierowniczka projektu dr inż. Joanna Zajda. – Wykorzystujemy ZnO QDs z otoczką polimerową zawierającą grupy funkcyjne umożliwiające przyłączenie leku poprzez wiązanie koordynacyjne lub oddziaływania elektrostatyczne. Taki system powinien być stabilny w krwiobiegu, a jednocześnie uwalniać cisplatynę dopiero w kwaśnym środowisku komórek nowotworowych. Co istotne, ZnO QDs są mniej toksyczne niż powszechnie stosowane CdSe/ZnS QDs, a dodatkowo w wyniku degradacji uwalniają jony cynku – również szkodliwe dla komórek nowotworowych. To oznacza, że połączenie cisplatyny i ZnO QDs może działać synergistycznie, wzmacniając efekt terapeutyczny.

– Aby sprawdzić, jak zachowują się te struktury, wykorzystamy m.in. elektroforezę kapilarną sprzężoną z różnymi metodami detekcji – dodaje dr inż. Joanna Zajda. – Pozwoli nam to ocenić wydajności tworzenia struktur ZnO QDs–cisplatyna, stabilność systemu oraz stopień „załadowania” lekiem. Przeprowadzimy także symulacje uwalniania leku z wykorzystaniem prostych modeli in vitro, które naśladują warunki panujące w krwioobiegu i w tkance nowotworowej. To wymagające, ale kluczowe analizy – od nich zależy kolejny krok: przejście do bardziej zaawansowanych badań biologicznych.

Obraz

Badania są realizowane w ramach grantu Narodowego Centrum Nauki MINIATURA pt. „Połącz kropki... z przeciwnowotworową cisplatyną – opracowanie i charakteryzacja nowego systemu terapeutycznego na bazie kropek kwantowych”. Prace te stanowią fundament pod dalsze badania przedkliniczne i rozwój innowacyjnych terapii opartych na nanonośnikach.

– Naszym celem jest stworzenie rozwiązania, które zwiększy skuteczność leczenia nowotworów przy jednoczesnym zmniejszeniu toksyczności dla pacjenta – mówi dr inż. Joanna Zajda. – Jeśli uda się potwierdzić działanie systemu ZnO QDs–cisplatyna, zyskamy obiecującą platformę dla bardziej bezpiecznej i celowanej chemioterapii – oraz nowe narzędzie w dynamicznie rozwijającej się dziedzinie, jaką jest nanomedycyna.