Σχεδιασμός, σύνθεση και βιολογική αξιολόγηση έξυπνων θεραπευτικών και θεραγνωστικών μορίων στοχεύοντας τον καρκίνο
Authors: Βρέττος Ειρηναίος 
Published: November 2021

Ο καρκίνος αποτελεί μία από τις κύριες αιτίες νοσηρότητας και θνησιμότητας με σταδιακά αυξανόμενο ρυθμό. Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας, ο καρκίνος θεωρείται η δεύτερη πιο θανατηφόρα ασθένεια παγκοσμίως, μετά τις καρδιαγγειακές παθήσεις. Η συσσώρευση γενετικών αλλοιώσεων διαταράσσει την ομοιόσταση και οδηγεί στη δημιουργία νεοπλασματικών κυττάρων (καρκινικών κυττάρων) τα οποία φέρουν διακριτά λειτουργικά χαρακτηριστικά τα οποία εξασφαλίζουν την επιβίωση και την εξέλιξη των νεοπλασματικών κυττάρων, και τα οποία με τη σειρά τους έχουν ως αποτέλεσμα τα καρκινικά κύτταρα να παρουσιάζουν διαφοροποιημένο μικροπεριβάλλον. Η αντιμετώπιση του καρκίνου έγκειται στην έγκυρη διάγνωση του και μετέπειτα στην αποτελεσματική του θεραπεία, συνήθως μέσω εγχείρησης, χημειοθεραπείας και ακτινοβολίας, ή μέσω του συνδυασμού αυτών.Βασιζόμενοι στις διαφορές του μικροπεριβάλλοντος μεταξύ των φυσιολογικών και καρκινικών κυττάρων (π.χ. υπερέκφραση ενζύμων), αναπτύξαμε διαφορετικές ‘βιοδραστικές πλατφόρμες’ που δύνανται να χρησιμοποιηθούν ποικιλοτρόπως είτε για τη θεραπεία είτε για την ταυτόχρονη θεραπεία και διάγνωση του καρκίνου. Με βάση της νέες αυτές ‘πλατφόρμες’ που στοιχειοθετήσαμε, συνθέσαμε καινοτόμα θεραπευτικά και θεραγνωστικά προφάρμακα (ταυτόχρονη θεραπεία και διάγνωση), τα οποία στοχεύουν εκλεκτικά το μικροπεριβάλλον των καρκινικών κυττάρων και απελευθερώνουν τοξικά αντικαρκινικά φάρμακα. Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν τα αντικαρκινικά φάρμακα γεμσιταβίνη, πακλιταξέλη και SN-38, τα οποία είναι εξαιρετικά τοξικά, καθιστώντας τα ιδανικά για τη στοχευμένη προσέγγιση που χρησιμοποιήσαμε. Επίσης, συντέθηκαν διάφορες φθορίζουσες ενώσεις (π.χ. NIR χρωστικές που δρουν στο εγγύς υπέρυθρο) που συντέλεσαν στην αποτελεσματική οπτικοποίηση του μικροπεριβάλλοντος των καρκινικών κυττάρων. Ακόμη, χρησιμοποιήθηκαν ομάδες που αλληλεπιδρούν με διαφορετικά ερεθίσματα που υφίστανται στο καρκινικό μικροπεριβάλλον (π.χ. υποξία, αυξημένα επίπεδα ενζύμων και γλουταθειόνης) και μόρια-σκελετοί με ενσωματωμένους αυτο-διασπώμενους συνδέτες που διαθέτουν την ικανότητα να απελευθερώνουν εκλεκτικά και ταχέως τα αντικαρκινικά φάρμακα στο καρκινικό μικροπεριβάλλον. Τέλος, χρησιμοποιήθηκαν ποικίλα μόρια που προσδίδουν στόχευση προς τα καρκινικά κύτταρα όπως η D-βιοτίνη, το TPP+ και το πεπτίδιο D-Lys6-GnRH.Μέσω ποικίλων συνδυασμών των προαναφερθέντων επιμέρους μορίων, συντέθηκαν και χαρακτηρίστηκαν πλήρως 9 θεραπευτικά και 8 θεραγνωστικά προφάρμακα. Όλες οι ενδιάμεσες και τελικές ενώσεις (95 συνολικά) καθαρίστηκαν με κατάλληλες τεχνικές όπως χρωματογραφία στήλης και RP-HPLC, ταυτοποιήθηκαν με φασματοσκοπία 1D/2D NMR και φασματομετρία μάζας, και μελετήθηκαν ως προς τα φωτοφυσικές τους ιδιότητες στις περιπτώσεις όπου υπήρχε φθορισμός (τελικά θεραγνωστικά μόρια). Επιπλέον, όλα τα τελικά μόρια μελετήθηκαν χρονικά ως προς τη σταθερότητά τους σε ένα μεγάλο εύρος pH και σε πλάσμα ανθρώπινου αίματος με χρήση εξατομικευμένης μεθοδολογίας HPLC που αναπτύχθηκε ξεχωριστά για κάθε προφάρμακο. Τέλος, όλα τα προφάρμακα ελέγχθηκαν ως προς το βιολογικό τους προφίλ, συμπεριλαμβανομένης της μέτρησης της κυτταροτοξικότητας τους σε καρκινικές κυτταρικές σειρές, του ελέγχου της απόκρισης τους υπό την επίδραση του κατάλληλου ερεθίσματος (π.χ. υποξία) και της εξερεύνησης του ακριβή τρόπου ενδοκύττωσης μέσω συνεστιακής μικροσκοπίας. Μέσω του κατάλληλου βιολογικού ελέγχου επαληθεύτηκε η αποτελεσματικότητα των εν λόγω ‘βιοδραστικών πλατφορμών’.