Współczesna medycyna dokonuje olbrzymich postępów w dziedzinie leczenia nowotworów, w tym raka piersi. Klasyczne podejście obejmuje chemioterapię oraz radioterapię, a w wielu przypadkach także (obustronną) mastektomię. Niestety taka strategia wielokrotnie nie wystarcza na ostateczne zahamowanie rozwoju nowotworu i/lub powstrzymanie tworzenia przerzutów, wyrządzając jednocześnie ogromne spustoszenie w obrębie zdrowych komórek, tkanek, a nawet całych narządów. W ostatnich latach uczonym udało się zidentyfikować przyczyny oporności komórek nowotworowych na leczenie chociażby pochodnymi platyny, przy czym szczególną rolę w mechanizmach obronnych przypisuje się tutaj zmanipulowanym chorobowo mitochondriom. W ramach dzisiejszego artykułu przedstawiamy kilka najnowszych strategii adjuwantnego (pomocniczego) leczenia nowotworu piersi w kontekście medycyny mitochondrialnej.
Współczesne odkrycia naukowe w zakresie mechanizmów kancerogennych otwierają przed nami nowe możliwości terapeutyczne. Dzięki zastosowaniu robotów na sali operacyjnej oraz nowoczesnych, niezwykle precyzyjnych technik obrazowania sam zabieg wycięcia zmienionej nowotworowo tkanki jest bardziej precyzyjny niż kiedykolwiek, a potencjalne komplikacje – znacząco zminimalizowane. Zgodnie z protokołem terapeutycznym, pacjentki zostają po operacji poddane chemioterapii i/lub radioterapii, której skuteczność pomagają zwiększyć najnowsze odkrycia naukowe w zakresie adjuwantnych strategii leczniczych. Chemioterapia może okazać się jednak nieskuteczna, jeżeli komórki rakowe okażą się być odporne na działanie pochodnych platyny etc. W pierwszym artykule na temat raka piersi wyjaśniliśmy, dlaczego tak się dzieje – zgodnie z najnowszym stanem wiedzy za brak odpowiedzi nowotworu lub jego metastaz na chemioterapię odpowiadają zmanipulowane mitochondria. Za potencjalny obiekt interwencji leczniczych, które pozwoliłyby na obejście problemu oporności zmienionych chorobowo komórek uznaje się zarówno mtDNA (obecnie trwają intensywne prace badawcze w tym zakresie, chociażby w odniesieniu do zastosowania technologii CRISPR/Cas9), a także komórkowe procesy apoptotyczne i dynamikę mitochondrialną, jak również immunoterapię czy też chemioterapię nanocząsteczkową1.
Terapia odpornościowa CAR-T – szkolenie układu odpornościowego
Przykładowo terapia odpornościowa skupia się na wykorzystaniu własnego układu odpornościowego pacjenta: tak zwana terapia CAR-T (chimeric antigen receptor T Cell therapy) ma na celu „wytrenowanie” układu immunologicznego chorej osoby do skutecznego rozpoznawania, przechwytywania i unicestwiania komórek rakowych. Mowa tutaj o genetycznie zmodyfikowanych limfocytach T, które przejmują swoistą rolę żołnierzy w walce z rakiem. Terapia CAR-T jest obecnie najczęściej stosowana w tych przypadkach raka piersi, gdzie mamy do czynienia z przerzutami do mózgu2.
Jak wygląda procedura CAR-T?
- Pobranie komórek odpornościowych T bezpośrednio z krwi pacjenta.
- Inżynieria genetyczna – w laboratorium komórki T podlegają genetycznej modyfikacji tak, aby zwiększyć w nich ekspresję CARs chimeric antigen receptors – receptorów posiadających zdolność rozpoznawania specyficznych antygenów na powierzchni komórek rakowych.
- Namnażanie – zmodyfikowane genetycznie komórki ulegają rozmnożeniu w warunkach laboratoryjnych.
- Infuzja – zmienione genetycznie komórki T zostają przetransportowane do krwioobiegu pacjenta.
Wśród potencjalnych skutków ubocznych terapii CAR-T należy wymienić chociażby ryzyko neurotoksyczności (u niektórych pacjentów występują takie zaburzenia jak napady epilepsji czy utrata przytomności), wysokie koszty oraz tak zwany zespół wydzielania cytokin (ang. Cytokine Release Syndrome (CRS), który wiąże się z nadmierną reakcją układu odpornościowego, co może prowadzić do wystąpienia chociażby wysokiej gorączki lub problemów z oddychaniem)3.
Saponiny czworolistu aktywatorem paraptozy
Jedną z naturalnych substancji, która została objęta programem intensywnych badań nad możliwościami adjuwantnej (pomocniczej) terapii antynowotworowej, jest pewien rodzaj saponin, pozyskiwanych z cenionej przez Tradycyjną Medycynę Chińską rośliny o nazwie czworolist wielolistny (Paris polyphylla). Cały czworolist uważa się za roślinę trującą, przy czym najbardziej trujące są jej kłącza. W ramach TCM Paris polyphylla stosuje się jako środek przeciwbólowy oraz przeciwzapalny. W ramach pewnego badania z 2022 roku uczonym udało się udowodnić, iż pozyskiwane z czworolistu saponiny wykazują zdolność ponownego uwrażliwiania komórek raka piersi na działanie chemioterapii4. Badanie to potwierdziło wnioski innego zespołu badawczego, który opublikował swoje odkrycie już dwa lata wcześniej5.
Działanie saponin czworolistu przypisuje się ich zdolności do indukcji jednego z alternatywnych wobec apoptozy szlaków programowanej śmierci komórkowej – paraptozy. Indukcja paraptozy stanowi obiecujący sposób obejścia oporności komórek rakowych na wzbudzaną poprzez chemio- i radioterapię programowaną śmierć komórkową czyli apoptozę6.
Problem z saponinami polega na tym, iż przyjmowane doustnie charakteryzują się one niską biodostępnością. Pewne badanie z 2013 roku przyniosło interesujące wyniki, w ramach których wodny ekstrakt z kurkumy w istotny statystycznie sposób zwiększał przeciwrakowe właściwości tych substancji czynnych7. Jednocześnie badanie na szczurach z 2019 roku ostrzegało przed potencjalnie toksycznym działaniem zbyt wysokich dawek saponin w odniesieniu do wątroby oraz płuc. Na szczęście zdaniem uczonych, po odstawieniu preparatu, indukowane przezeń negatywne zmiany w obrębie wspomnianych narządów okazywały się na szczęście odwracalne8.
Mitochondria komórek nowotworu na celowniku mito-ubichinolu
Kolejną próbę skutecznego pokonania raka piersi oraz zwalczenia jego przerzutów stanowią badania nad mechanizmami metabolicznymi, które wiążą się ze zmienionymi chorobowo mitochondriami komórek rakowych. Opisane uprzednio szlaki biochemiczne czynią mianowicie z tych organelli komórkowych strategicznie kluczowy cel terapii antynowotworowej. W ostatnich latach trwają intensywne prace nad identyfikacją takich sposobów manipulacji mitochondriami, które pozwoliłyby na skuteczne przywrócenie np. zdolności apoptozy i powstrzymała tym samym tworzenie przerzutów. Jednym z najbardziej obiecujących rozwiązań wydaje się być podejście nanocząsteczkowe. Naukowcy usilnie poszukują sposobów dostarczenia substancji czynnych do wnętrza mitochondriów, co pozwoliłoby na selektywną (w odniesieniu wyłącznie do komórek rakowych) oraz skuteczną interwencję terapeutyczną.
Jednocześnie opracowanie takich leków nanocząsteczkowych nie jest łatwe. Farmaceutyki nacelowane bezpośrednio na mitochondria muszą spełniać kilka kluczowych warunków: być dobrze rozpuszczalne, cechować się wysoką biodostępnością oraz posiadać zdolność przenikania przez podwójne błony fosfolipidowe. Obecnie testowane są różne substancje, które w formie nanocząsteczkowej miałyby zdolność wpływania na takie zachodzące w komórkach rakowych procesy jak angiogeneza, produkcja ROS, apoptoza, mitochondrialny łańcuch oddechowy i jego poszczególne ogniwa czy też naprawa mtDNA. Z punktu widzenia medycyny mitochondrialnej wśród interesujących substancji, które objęto tego rodzaju badaniami, należy wymienić chociażby mito-ubichinol, składający się z kationu TPP (trójfenylofosfonium), skoniugowanego z koenzymem Q10, który w testach na myszach skutecznie hamował wzrost komórek nowotworowych, oszczędzając przy tym zdrowe komórki. Mito-ubichinol stanowi środek terapeutyczny o specjalnej konstrukcji, który pozwala dostarczyć koenzym Q10 bezpośrednio do komórki rakowej, przy czym TPP pełni tutaj rolę nośnika (transportera)9.
Skierowany na mitochondria koenzym Q10 okazuje się być w badaniach skutecznym środkiem antymetastatycznym, również u pacjentek z potrójnie negatywnym rakiem piersi, czyli szczególnie agresywną formą tego nowotworu o najgorszej prognozie10.
Kolejne badanie, również z 2022 roku, jednak tym razem na myszach, także przyniosło bardzo obiecujące wyniki: otóż mito-ubichinol skutecznie blokował nawrót nowotworu po pomyślnie przeprowadzonej operacji mastektomii oraz zapobiegał tworzeniu metastaz12.
W swojej rekomendacji z 2023 roku inna grupa naukowców pozytywnie oceniła potencjał terapeutyczny koenzymu Q10 i zaleciła przeprowadzenie pierwszych studiów klinicznych w tym zakresie, nie stwierdzając skutków ubocznych tego preparatu, w oparciu o wyniki studiów na pacjentach z Parkinsonem, u których nie wystąpiła ani neuropatia obwodowa, ani żadna inna forma działań niepożądanych13.
Najnowsza publikacja na ten temat (Chen et al., 2024) sugeruje, iż zastosowanie leków blokujących procesy fosforylacji oksydacyjnej w komórkach rakowych i nacelowanych bezpośrednio na mitochondria, w połączeniu z klasyczną chemioterapią może okazać się skuteczną bronią przeciwko agresywnym formom raka ogółem, przy jednoczesnej minimalnej bądź zupełnie wykluczonej toksyczności dla pacjentek14.
Patrząc w przyszłość
W ostatnich latach opracowano wiele nowych strategii terapeutycznych, które stwarzają szanse na przeżycie oraz długi czas remisji również pacjentkom z agresywnym wariantem nowotworu złośliwego piersi. Przyszłe strategie walki z nowotworem przypuszczalnie będą skupiały się coraz bardziej na metabolicznym przemodelowaniu mitochondriów zmienionych chorobowo komórek. Jak się bowiem wydaje, to właśnie odpowiednie manipulowanie mitochondriami stanowi klucz do trwałego zwycięstwa nad nowotworem. Wraz z postępem technicznym, rozwojem nanotechnologii oraz genetyki pokonanie raka piersi, bez wyniszczających skutków ubocznych oraz degradacji tkanek czy też narządów, staje się coraz bardziej osiągalne.
Bibliografia
- Baraman K, Karami J, Yarei Y, Hosseinyadeh A, Kayemi MH, Moradi-Kalbolandi S, Safari E, Farahmand L. Breast cancer: biology, biomarkers and treatments. Int. Immunopharmacol.2020 Jul;84:106535
- Zhang C, Durer S, Thandra KC, et al. Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapy. [Updated 2022 Oct 3]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2024 Jan-
- Wang JY, Wang L. CAR-T cell therapy: Where are we now, and where are we heading? Blood Sci. 2023 Nov 2;5(4):237-248
- Xiang YC, Peng P, Liu XW et al. Paris saponin VII, a Hippo pathway activator, indu ces autophagy and exhibits therapeutic potential against human Brest cancer cells. Acta Pharmacol Sin.2022 Jun;43(6):1568-1580
- Li Y, Sun Y, Tang T et al. Paris saponin VII reverses chemoresistance in Brest MCF-7/ADR cells. J Ethnopharmacol. 2019 Mar 25;232:47-54
- Hanson S, Dharan A, P V J, Pal S, Nair BG, Kar R, Mishra N. Paraptosis: a unique cell death mode for targeting cancer. Front Pharmacol. 2023 Jun 15;14:1159409
- Shuli M, Yuanyuan L, Wei F, Weyuan G et al. Curcuma increasing antitumor effect of Rhizoma paridis saponins through absorptive enhancement of paridis saponins. International journal of pharmaceutics (2013.07.16)
- Li J, Man S, Qiu P et al. Toxicological risks of Rhizoma paridis saponins In rats involved NFkB and Nrf2 signaling, Issue 38, 2016
- Deus C, Coelho AR, Serafim T, Oliveira PJ. Targeting mitochondria function for the treatment of breast cancer. Future Medicinal Chemistry. 2014 6(13), 1499-1513
- Cheng G, Karoui H, Hardy M, Kalzanaraman B. Redox-crippled MitoQ potently inhibits breast cancer and Rother oxidative pathologies. Free Radic Biol Med. 2023 Aug 20;205:175-187
- Capeloa T, Krzystyniak J, dHose D et al. Mito Q inhibits Human Breast Cancer Cell Migration, Invasion and Clonogenicity. Cancers (Basel). 2022 Mar 16;14(6):1516
- Capeloa T, Krzystyniak J, Rodriguez AC et al. MitoQ prevents Human Breast Cancer Recurrence and Lung Metastasis in Mice. Cancers 2022, 14, 1488
- Kalzanaraman B, Cheng G, Hardy M, You M (2023): OXPHOS-targeting drugs In oncology: New perspectives. Expert opinion on therapeutic target, 27(10),939-952
- Chen W, Dream S, Leung PY et al. Selpercatinib combination with the mitochondria-targeted antioxidant MitoQ effectively suppresses RET-Mutant thyroid cancer. Np. Precis. Onc. 8, 39 (2024)