Proteini i bjelančevine ključan su ‘problem’ u razvoju karcinoma, a potraga za racionalnijom i učinkovitijom terapijom u žarištu je interesa znanstvenika možda i od trenutka njegova postojanja.

U Laboratoriju za sintetsku organsku kemiju na Institutu Ruđer Bošković (IRB) u Zagrebu već 10 godina bave se istraživanjima koja kao konačni cilj imaju razvoj potencijalnih fototerapeutika za liječenje karcinoma. Istraživanja su izuzetno multidisciplinarna i ustvari su na području između kemije, fizike i biologije.

Tako je u siječnju ove godine s IRB-a došla sjajna vijest o potpuno novom protokolu za obilježavanje proteina, koji se temelji na neuobičajenoj fotokemijskoj reaktivnosti. Riječ je o fluorescentnim spojevima koji se vežu za proteine kada se osvijetle.

Upotreba fotona
“Naš novi protokol fluorescentnog obilježavanja proteina temelji se na fotokemijskoj reakciji. Dakle, da bismo vezali boju na protein dovoljno je imati samo boju i protein koji se osvijetle svjetlošću određene valne duljine; odnosno, nije potrebno dodavanje nekih drugih reagenasa koji mogu dovesti do nespecifičnih i neželjenih reakcija. Korištenjem fotona određene energije pobuđuje se samo boja koja se u fotokemijskoj reakciji pretvara u reaktivnu molekulu ‘kinon-metid’ koji reagira s proteinom i kovalentno se veže na njega.

Bez svjetla nema reakcije i stoga u principu nema nespecifičnih i neželjenih procesa”, rekao je dr. Nikola Basarić sa Zavoda za organsku kemiju i biokemiju Instituta Ruđer Bošković. Karakteristično za spoj ‘kinon-metid’ je da reagira s različitim unutarstaničnim molekulama.

Učinkovitost predloženog tretmana ne ovisi o prisutnosti otopljenog kisika u stanicama, koji je često prisutan u vrlo niskoj koncentraciji u stanicama raka, a metoda koju su razvili predstavlja vrlo obećavajuću alternativu u fototerapiji raka.

‘”Najveći nedostatak trenutačne terapije je što je za nju neophodan otopljeni kisik u stanici, a njegova koncentracija se samom terapijom dodatno smanjuje. S druge strane, stanice tumora često imaju smanjenu koncentraciju kisika – kažemo da su hipoksične. Uvjeti hipoksije u stanicama tumora nadalje vode do niza procesa kojima stanice postaju otpornije na uobičajene načine terapije te još agresivnije jer su potaknute na metastaziranje. Naša metoda s fotokemijskim nastajanjem kinon-metida ne treba kisik i stoga predstavlja veliki napredak i alternativu dosadašnjim fototerapeuticima”, dodao je Basarić.

Kolokvijalno, znanstvenici s IRB-a spojili su dva dijela molekule, a njihove novorazvijene Bodipy boje mogu se primijeniti u fluorescentnoj mikroskopiji. To znači da se kemijski spojevi koje su sastavili vežu za proteine te osim označavanja, imaju potencijal i uništavanja kad se obasjaju elektromagnetskim zračenjem određene valne duljine.

To znači da bi se pacijentu davali Bodipy-fenoli i slični spojevi, a potom bi se bolesno mjesto izložilo svjetlu. Stanice bi tako propadale, a da je riječ o važnom otkriću, potvrđuje i patentna prijava u Europi i SAD-u te objava dijela istraživanja u uglednom znanstvenom časopisu Američkog kemijskog društva ACS Applied Materials & Interfaces.

Dizajnirati nove spojeve
“Publiciranje znanstvenih članaka u vrhunskim časopisima koji prolaze vrlo strog sustav recenziranja, sigurno cijelom timu znanstvenika znači veliku znanstvenu potvrdu da radimo iznimno važna istraživanja i to vrlo kvalitetno. S druge strane, patentna prijava još ne znači puno. Zasad imamo samo potvrdu da naš izum ne zadire u postojeće stanje tehnike i intelektualna prava nekih drugih postojećih izuma. Hoće li se i koliko naš izum komercijalizirati dobrim dijelom ovisi o našem trudu i nastojanju da s informacijom o izumu dođemo do važnih tvrtki koje se bave razvojem i distribucijom sličnih proizvoda – fluorescentnih boja za mikroskopiju”, objasnio je Basarić.

Istraživanja su dosad provođena u okviru projekata koje je financirala Hrvatska zaklada za znanost, a u siječnju su započeli s realizacijom novog projekta Fotokemija: reakcijski mehanizmi i primjene u organskoj sintezi i biologiji, PhotoApp, vrijednog 996.999 kuna.

“Projekt je fundamentalnoga karaktera, no jedan od znanstvenih ciljeva je nastavak istraživanja fotokemijske reaktivnosti Bodipy spojeva u svrhu razvoja potencijalnih fototerapeutika. Cilj nam je dizajnirati nove spojeve koji bi apsorbirali svjetlo još većih valnih duljina i podlijegali učinkovitim fotokemijskim reakcijama uz pobudu tim svjetlom. Cilj je imati molekule koje nisu citotoksične, a toksičnost im se jako povećava uz osvjetljavanje. Važan je i biološki dio, trebamo naučiti više o biološkom mehanizmu djelovanja spojeva, distribuciji spojeva u stanici te mehanizmima koji dovode do stanične smrti. Željeni cilj je razvijemo spojeve koji će vrlo lokalizirano i selektivno moći reagirati samo s određenom vrstom proteina u stanici, uz pobudu vidljivim svjetlom”, zaključuje Nikola Basarić.