Ορθολογικός σχεδιασμός και σύνθεση διαγνωστικών και θεραπογνωστικών ενώσεων που φθορίζουν στην περιοχή του εγγύς υπερύθρου και στοχεύουν το μικροπεριβάλλον των καρκινικών κυττάρων
Authors: Διαμαντής Δημήτριος 
Published: September 2022

Ο καρκίνος είναι σήμερα μία από τις κυριότερες αιτίες θανάτου και αποτελεί ένα σημαντικό εμπόδιο στην αύξηση του προσδόκιμου ζωής σε παγκόσμιο επίπεδο. Με βάση τις εκτιμήσεις του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας το 2019, ο καρκίνος αποτέλεσε τη δεύτερη κύρια αιτία θανάτου. Παραδοσιακά, η θεραπεία αυτής ασθένειας περιλαμβάνει μέθοδούς όπως η χειρουργική εκτομή, η ακτινοθεραπεία και η χημειοθεραπεία, ωστόσο η διαφοροποίηση του μικροπεριβάλλοντος των διαφορετικών τύπου καρκίνου εξακολουθεί να αποτελεί ακόμα και σήμερα μια τεράστια πρόκληση. Η καθυστερημένη διάγνωση των όγκων καθώς η σημαντική έλλειψη που παρατηρείται στον τομέα των στοχευμένων θεραπευτικών παραγόντων έχει ωθήσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας στην ανάπτυξη νέων εργαλείων ώστε να επιτευχθεί ταυτόχρονα έγκαιρη διάγνωση και θεραπεία του καρκίνου. Σε αντίθεση με τους φυσιολογικούς ιστούς, το μικροπεριβάλλον των καρκινικών κυττάρων διαθέτει μοναδικά μεταβολικά χαρακτηριστικά όπως η υπερέκφραση ορισμένων ενζύμων (π.χ. νιτροαναγωγάση, β-γαλακτοσιδάση) και υποδοχέων (π.χ. υποδοχείς αβιδίνης) καθώς επίσης και διαφορετικές φυσικοχημικές ιδιότητές (π.χ. pH, ιξώδες και πολικότητα). Προκειμένου να επιτευχθεί έγκαιρη και αποτελεσματική διάγνωση των καρκινικών κυττάρων, αρχικά αναπτύξαμε διαγνωστικές ενώσεις οι οποίες εκπέμπουν φθορισμό την περιοχή του εγγύς υπερθύρου και οι οποίες στη συνέχεια συνδυάστηκαν μέσω σταθερών δεσμών με διάφορα μικρά μόρια (π.χ. τροποποιημένα ανάλογα D-βιοτίνης, τριφαίνυλοφωσφίνης, μορφολίνης και τοσύλομαδος) ώστε να τις κατευθύνουν στα καρκινικά κύτταρα. Για να χαρτογραφήσουμε το μικροπεριβάλλον των καρκινικών κυττάρων (αυξημένα επίπεδα βιοθειολων, ROS, νιτροαναγώγασης, β-γαλακτοσιδάσης) οι ενώσεις αυτές συνδυάστηκαν μέσω διασπώμενων συνδετών με διάφορους μοριακούς ιχνηθέτες με αποτέλεσμα τη δραματική απόσβεση του φθορισμού τους. Παράλληλα, εφαρμόζοντας μια άκρως διαφορετική προσέγγιση ώστε να επιτύχουμε ταυτόχρονα έγκαιρη διάγνωση και θεραπεία του καρκίνου, χρησιμοποιώντας ένα μόνο μόριο, συνθέσαμε έναν καινοτόμο αυτό-διασπώμενο συνδέτη. Στο πρώτο βήμα προσαρτήσαμε σε αυτόν τον συνδέτη τη χρωστική μας η οποία διάθετε ενσωματωμένο κάποιον ογκοστοχευτικό παράγοντα και σε ένα δεύτερο βήμα το αντικαρκινικό φάρμακο γεμσιταβίνη.Συνδυάζοντας τον παράγοντα απεικόνισης με τους μοριακούς ιχνηθέτες και τους διάφορους ογκοστοχευτικούς παράγοντες συντέθηκαν και χαρακτηρίστηκαν πλήρως 16 διαγνωστικές και 2 θεραπογνωστικές ενώσεις. Οι ενδιάμεσες και τελικές ενώσεις καθαρίστηκαν με κατάλληλες τεχνικές όπως η χρωματογραφία στήλης και RP-HPLC και ταυτοποιήθηκαν με 1D/2D φασματοσκοπία NMR και φασματομετρία μάζης. Ακολούθησαν πειράματα μέσω φασματοσκοπίας UV-Vis και φθορισμού οπού ελέγχθηκε η απόκριση, η ταχύτητα απόκρισης και η εκλεκτικότητα των ενώσεων παρουσία κατάλληλου ανάλυτη. Στη συνέχεια, σε ορισμένες ενώσεις πραγματοποιήθηκε in vitro και in vivo αξιολόγηση σε κύτταρα, zebrafish και ποντίκια που έφεραν ξενομοσχεύματα καρκινικών κυττάρων. Τέλος η σταθερότητα των θεραπογνωστικών ενώσεων ελέγχθηκε μέσω μιας εξατομικευμένης μεθοδολογίας RP-HPLC που αναπτύξαμε σε ένα εύρος τιμών pH και σε πλάσμα ανθρωπίνου αίματος.