Mapy tlenowe pomogą w leczeniu nowotworów

Guzy nowotworowe, które powstają w organizmie człowieka czy zwierzęcia, mają zdecydowanie mniej tlenu w porównaniu do tkanek zdrowych. W dodatku niektóre miejsca danego guza mogą być dużo lepiej natlenione od pozostałych. "Bardzo duże różnice w stopniu natlenowania komórek nowotworowych występują też pomiędzy poszczególnymi pacjentami" - powiedziała PAP dr hab. Martyna Elas z Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Jej grupa badawcza wykazała, że stopień natlenowania komórek nowotworowych ma duże znaczenie w skuteczności prowadzonej radioterapii. "Jeżeli w danej komórce czy tkance jest dużo tlenu, to radioterapia będzie bardzo skuteczna. Jeśli w guzie jest go mało, to komórki będą oporne na radioterapię i wtedy należy zwiększyć dawkę promieniowania podawaną pacjentowi" - wyjaśniła rozmówczyni PAP.

Jednak - jak tłumaczyła badaczka - dzisiejsze leczenie radioterapeutyczne opiera się na założeniu, że natlenowanie we wszystkich komórkach jest jednakowe. Powodem jest brak dobrej metody, która pomogłaby radioterapeutom podpatrywać natlenienie tkanek i komórek u pacjenta. W tej sytuacji z pomocą mogą przyjść mapy tlenowe, nad którymi pracuje właśnie dr Elas.

"Chcemy, aby mapy tlenowe były stosowane w klinikach i umożliwiały precyzyjne i ilościowe oznaczanie stężenia tlenu w tkankach" - opisała rozmówczyni PAP. Przygotowanie takiej mapy to jednak dość trudna sprawa, bo zwierzęciu - a docelowo pacjentowi - trzeba podać sondę, czyli związek czuły na stężenie tlenu. Wysyła on sygnał, który można obserwować przy pomocy tomografu czy spektrometru. Dzięki wykorzystaniu tzw. spektroskopii elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR) naukowcy mogą więc otrzymać informacje z każdego elementu przestrzeni w guzie nowotworowym.

W ten sposób powstaje trójwymiarowa mapa, na której kolorami oznaczono, ile tlenu jest w danej tkance. "W przypadku myszy taki obraz można uzyskać bardzo szybko, nawet w minutę. Jednak im większy obiekt, tym więcej czasu potrzeba" - wyjaśniła dr Elas.

Chcąc wykazać, że informacja o natlenowaniu tkanek jest bardzo pomocna w prowadzeniu skutecznej radioterapii, naukowcy przeprowadzili eksperyment na myszach, którym wszczepili jednakowy guz nowotworowy - włókniakomięsak. Kiedy osiągnął on określoną wielkość, wszystkie myszy napromienili określoną dawką promieniowania. "Jeszcze przed napromienianiem patrzyliśmy, jakie jest stężenie tlenu w nowotworze. Okazało się, że im mniejsze stężenie tlenu w tkance, tym leczenie daje mniejszy efekt" - powiedziała badaczka.

Przekładając to na sytuację pacjentów, radioterapeuta mając mapę tlenową przed terapią wiedziałby, że - ze względu na ilość tlenu - danemu pacjentowi trzeba podać wyższą dawkę promieniowania, a innemu niższą. Wpływ stężenia tlenu na skuteczność radioterapii jest szczególnie widoczny w przypadku guzów macicy, a także głowy i szyi.

Mapy tlenowe można jednak wykorzystać nie tylko w leczeniu nowotworów. "Jedną z takich przypadłości jest też bezdech nocny, czyli chrapanie, które może prowadzić do silnego niedotlenienia nie tylko mózgu, ale całego organizmu i przyspiesza rozwój nowotworów" - wyjaśniła uczona. Mogą znaleźć zastosowanie przy terapii skutków udaru mózgu, niedotlenienia kończyn, uszkodzeń unaczynienia np. przy cukrzycy, trudnych do gojenia ran.

Na razie, ze względu na brak dostatecznie rozwiniętej technologii, naukowcy nie mogą obrazować całego ciała pacjenta, a jedynie poszczególne jego części. Drugim problemem, który powoduje, że mapy tlenometrycznie nie są jeszcze powszechnie wykorzystywane w diagnostyce jest sonda tlenometryczna, czyli podawany pacjentowi związek. "Najlepsze z nich nie są jeszcze dopuszczone do użytku u ludzi. Jeżeli nie włączy się w to jakaś firma farmaceutyczna, to trudno będzie to wprowadzić na rynek. Same uczelnie nie będą miały wystarczających funduszy, aby przeprowadzić tak kosztowne badania" - wyjaśniła rozmówczyni PAP.