Fakulta matematiky, fyziky
a informatiky
Univerzity Komenského v Bratislave

Kmeňové bunky, génová terapia a magnetické nanočastice - trojkombinácia použitá v boji proti rakovine

Nový prístup k protinádorovej terapii bol uverejnený 27. októbra 2017 v časopise International Journal of Nanomedicine. Členmi multidisciplinárneho autorského kolektívu boli aj prof. Melánia Babincová a prof. Peter Babinec z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave.


10. 11. 2017 13.06 hod.
Od: Peter Babinec

Vďaka včasnejšej diagnostike a pokrokoch v liečbe nádorov sa prežívanie onkologických pacientov v niektorých typoch nádorov stále zlepšuje. Napriek tomu, niektoré solídne nádory, ako sú nádory pankreasu, mozgové nádory a pokročilé metastatické nádory žalúdku, pľúc a pažeráku sa nedajú štandardnou terapiou vyliečiť. Medián prežívania týchto pacientov sa nezlepšuje a je extrémne malý. Príčinou nízkej účinnosti štandardnej terapie je malá nasmerovanosť týchto liekov na nádorové bunky, vznik rezistencie nádorov na chemoterapiu a vedľajšie nežiaduce toxické účinky na pacienta. Ďalší pokrok v terapii proti agresívnym nádorom a metastázam vyžaduje principiálne nové terapeutické prístupy.

V našom tele máme mezenchýmové kmeňové bunky, ktoré sa starajú o opravu poškodených tkanív. Zistilo sa, že dokážu v tele migrovať, nájsť v organizme miesto poškodenia, prísť k nemu a regenerovať ho. Nádor vnímajú tiež ako poškodenie, ku ktorému sa treba dostať a opraviť ho. Môžu sa preto použiť ako dopravný prostriedok, ktorý by k nádoru priniesol niečo, čo ho dokáže zničiť. “Protinádorová terapia musí  byť nasmerovaná len na nádorové bunky a pôsobiť vnútrobunkovo, aby viedla k vyliečeniu,” hovorí vedúci autorského kolektívu, popredný slovenský onkológ doc. Čestmír Altaner, DrSc., ktorého skupina už pred 12-timi rokmi, ako prvá na svete, vyvinula samovražednú génovú terapiu nasmerovanú na miesto nádoru mezenchýmovými kmeňovými bunkami.  Podarilo sa geneticky modifikovať tieto bunky génom, ktorý mení netoxické liečivo na účinné cytostatikum len v mieste nádoru, čim nevznikajú nežiadúce vedľajšie účinky.

Nádorový tropizmus mezenchýmových kmeňových buniek bol aj inšpiráciou pre označenie týchto buniek magnetickými nanočasticami, tak aby sa dali použiť na veľmi citlivú MRI diagnostiku a na magnetickým poľom indukovanú hypertermiu.   Možnosť terapeutického využitia vysokofrekvenčného magnetického poľa a funkcionálnych magnetických nanoštruktúr na kontrolovateľné uvoľňovanie liečiv a súčasne na hypertermiu nádorov navrhla prof. M. Babincová, DrSc. vo svojej práci už v roku 1993.

Ďalší pokrok v tomto projekte nastal, keď sme zistili, že terapeutické kmeňové bunky vylučujú do média, v ktorom sa pestujú exozómy, a že v cargu týchto exozómov je uschovaná mRNA samovražedného génu. To znamená, že tzv. terapeutickými bunkami kondiciované médium sa dá využiť na likvidáciu nádorových buniek. Ešte väčších prekvapením bolo zistenie, že takéto bunky označené magnetickými nanočasticami produkujú väčšie exozómy, ktoré tieto nanočastice obsahujú vo veľkej koncentrácii. Takto sme vytvorili hybridný magnetický nanosystém nasmerovaný na nádorové bunky. Na početných vzorkách rôznych ľudských nádorových buniek ovplyvnených magnetickými nanoštruktúrami získanými z terapeutických kmeňových buniek pod vplyvom striedavého magnetického pola sme dokázali, že takto sa dajú nádorové bunky počas 10 minút zohriať na 43 oC, čo spôsobí ich smrť. Nanoštruktúry produkované mezenchýmovými kmeňovými bunkami majú výhodu od umelých v tom, že sú nasmerované na nádorové bunky, sú prirodzené, nie sú toxické, predstavujú teda inovatívne liečivo. Budúce experimenty na zvieracích modeloch budú ďalším krokom bližšie k ich použitiu u pacientov s ťažko liečiteľnými onkologickými chorobami. Na to však sú potrebné finančné prostriedky, ktoré chýbajú.

Publikovaná práca je ukážkou toho, ako je potrebná spolupráca zdanlivo odlišne orientovaných vedeckých pracovísk, ako sú Onkologický ústav sv. Alžbety, Ústav experimentálnej onkológie BMC, SAV, Lekárskej fakulty a Fakulty Matematiky, Fyziky a Informatiky Univerzity Komenského v Bratislave, na realizáciu nových myšlienok vedúcich k dôležitým  objavom, ktoré môžu pomôcť chorým ľuďom.


U. Altanerová, M. Babincová, P. Babinec, K. Benejová, J. Jakubechová, V. Altanerová, M. Zdurienčíková, V. Repiská, and Č. Altaner: Human mesenchymal stem cell iron oxide exosomes for magnetic-hyperthermia targeted to tumour cells, International Journal of Nanomedicine 2017:12;7923–7936