![]() |
| Zrobili¶my du¿y krok w kierunku opracowania leku na raka, ale droga przed nami jeszcze daleka - mówi prof. Ryszard Szyszka. |
Na pocz±tku kwietnia gabinet prof. Ryszarda Szyszki, dyrektora Instytutu Ochrony ¦rodowiska KUL, przypomina³ raczej biuro informacyjne szpitala onkologicznego lub... lecznicy dla zwierz±t. Dzwoni³a m.in. w³a¶cicielka kota, u którego wykryto nowotwór, a zaraz po niej z profesorem kontaktowa³ siê mê¿czyzna, na którego psa weterynarze te¿ wydali ju¿ wyrok. Wiele innych osób z ca³ej Polski szuka³o pomocy dla swoich bliskich w rodzinie, chorych na raka. Wszystkim im nadziejê nios³y podane do publicznej wiadomo¶ci, acz nieco przekrêcone, informacje o wynikach badañ zespo³u naukowców z Katedry Biologii Molekularnej.
- Nie wykryli¶my leku na raka - prostuje prof. Szyszka. - O sukcesie mo¿na mówiæ, ale jedynie w odniesieniu do tego etapu badañ. Owszem, zrobili¶my du¿y krok w kierunku opracowania takiego leku, ale droga przed nami jeszcze daleka.
Tym pierwszym, ale bardzo du¿ym krokiem, sta³o siê odkrycie w dro¿d¿ach piekarniczych pewnego specyficznego enzymu, obecnego tak¿e w tkankach nowotworowych. Zazwyczaj enzymy uaktywniaj± siê na bod¼ce zewnêtrzne, np. zmianê temperatury czy g³ód. Ten zachowuje siê zupe³nie inaczej - jest ca³y czas aktywny w komórce.
- Chcieli¶my sprawdziæ, co siê stanie, gdy go wy³±czymy. Ale takiego wyniku, jaki uzyskali¶my, nikt z nas siê nie spodziewa³ - przyznaje mój rozmówca.
![]() |
| Odkryli w dro¿d¿ach piekarniczych pewien specyficzny enzym, obecny tak¿e w tkankach nowotworowych. |
Swoje badania zacz±³ jeszcze w drugiej po³owie lat 70., studiuj±c i pracuj±c w innej lubelskiej uczelni - UMCS. Zajmowa³ siê kinazami bia³kowymi. Wspólnie z dr. Wies³awem Kudlickim, mieszkaj±cym obecnie w USA, znale¼li enzym, który bierze udzia³ w modyfikacji rybosomu, a konkretnie bia³ek rybosomowych. Problem stanowi³a ówczesna technika, za pomoc± której nie da³o siê go zidentyfikowaæ ani dok³adnie poznaæ jego w³a¶ciwo¶ci. Jak zwykle w takich sytuacjach, pomóg³ przypadek.
- Po powrocie ze stypendium naukowego w Teksasie trafi³em na konferencjê, w której bra³ udzia³ równie¿ prof. David Shugar z Instytutu Biochemii i Biofizyki PAN. Tam siê poznali¶my. On zainteresowa³ siê naszymi badaniami kinaz bia³kowych, a mnie z kolei ciekawi³y sprawy zwi±zane z analogami ATP jako potencjalnymi zwi±zkami, s³u¿±cymi do regulacji aktywno¶ci wszystkich tych enzymów, które ten¿e ATP u¿ywaj±. Zwi±zkami tymi prof. Shugar zajmuje siê od dawna, a czê¶æ z nich znajduje dzi¶ rutynowe zastosowanie do identyfikacji tej grupy enzymów.
![]() |
| Porozymetr rtêciowy |
Nawi±za³a siê wiêc trwa³a wspó³praca, w trakcie której ca³y czas poszukiwano takiego analogu ATP, który w sposób wybiórczy hamowa³by kinazê bia³kow± CKII. Jest to enzym, do którego lokalizacji u¿ywa siê jako substratu kazeiny, a wiêc bia³ka wystêpuj±cego w mleku; dodajmy - bia³ka w zupe³no¶ci egzogennego. Wspomniany enzym wystêpuje w komórce w postaci zbudowanego z czterech bia³ek kompleksu: dwóch podjednostek katalitycznych i dwóch regulatorowych. S± one kodowane przez ró¿ne geny i spe³niaj± ró¿ne funkcje.
- Ciekawostk± jest to, i¿ enzym ten jest konstytutywnie aktywny w komórce. Nie potrzebuje wiêc z zewn±trz ¿adnego sposobu aktywacji do swego dzia³ania. Poza tym stwierdzono istnienie podjednostek katalitycznych tego enzymu poza tetramerem, czyli niezale¿nie od ca³ego kompleksu kinazy. Jedna z nich wystêpuje w zwiêkszonej ilo¶ci w komórkach nowotworowych. Miêdzy innymi z tego wzglêdu enzym ten okre¶lany jest równie¿ jako onkogen, a wiêc gen bêd±cy przyczyn± powstania raka.
Znalezienie narzêdzia, którym mo¿na by wp³ywaæ na ten enzym, nie by³o jednak ³atwe. Traf chcia³, ¿e prof. Shugar, jeden z najlepszych polskich biofizyków, zajmowa³ siê zwi±zkami, które s± syntetyzowane dziêki naturalnym substratom tego enzymu. Zaczêto wiêc je modyfikowaæ. Uzyskiwane substancje dzia³a³y coraz bardziej wybiórczo. W pewnym momencie prof. Szyszkê co¶ tknê³o, by powróciæ do badañ, które prowadzi³ wcze¶niej wraz z dr. Wies³awem Kudlickim w zak³adzie kierowanym wówczas przez prof. Eugeniusza G±siora. Teraz, dziêki nowoczesnej technice, enzym mo¿na by³o dok³adnie oczy¶ciæ i przy pomocy prof. Ulfa Hellmana z Ludwig Cancer Institute (Instytut Rakowy) w Uppsali, sekwencjonowaæ. Wyniki by³y zaskakuj±ce. Otó¿, enzymem tym okaza³a siê w³a¶nie wolna podjednostka katalityczna, obecna w komórkach nowotworowych, gdzie ulega nadekspresji. Teraz pozosta³o pytanie: jak j± zahamowaæ?
![]() |
| Piknometr gazowy do wyznaczania gêsto¶ci w³a¶ciwej. |
Naukowcy z KUL postanowili sprawdziæ dwa inhibitory (chlorowcowe pochodne benzymidazolu i benzotriazolu), syntetyzowane przez prof. Shugara. Jeden hamowa³ wybiórczo tylko formê tetrameryczn± kinazy CKII, a drugi - obydwie, zarówno tetrameryczn±, jak i tê woln±, zwan± a. Dodaj±c je do komórek dro¿d¿owych, których funkcjonowanie jest bardzo podobne do ludzkich, obserwowano, jaki bêdzie ich wp³yw na syntezê bia³ka. I tu znów zaskoczenie - jeden z tych zwi±zków, podany w bardzo niskim stê¿eniu, zahamowa³ syntezê. Wiedz±c ju¿, ¿e enzym ten bierze udzia³ w regulacji bardzo wielu procesów w komórce - m.in. modyfikuj±c tzw. bia³ka proapoptotyczne tak je zmienia, ¿e zabezpiecza to komórkê przed ¶mierci± - naukowcy posiedli w³a¶ciwe narzêdzie. Pozosta³o przenie¶æ te do¶wiadczenia na komórki ludzkie.
- Spodziewali¶my siê, ¿e zwi±zek zahamuje kinazê bia³kow±, ale ku naszemu zdziwieniu w komórkach nowotworowych, m.in. raka piersi czy skóry, dochodzi³o do degradacji DNA, co ¶wiadczy o apoptozie tych komórek, a wiêc zaprogramowanym genetycznie samobójstwie. Jednocze¶nie nie zauwa¿yli¶my ¿adnego efektu w komórkach prawid³owych. Wniosek by³ jeden: wy³±czenie enzymu powodowa³o proces samounicestwiania siê komórek - opisuje prof. Szyszka.
Wydawa³o siê, ¿e zastosowanie inhibitora w stosunku do enzymu, który modyfikuje w komórce ponad 300 bia³ek i bierze udzia³ w regulacji wielu procesów, zahamuje je i spowoduje ¶mieræ komórki, niezale¿nie: nowotworowej czy prawid³owej. Ale substancja opracowana przez prof. Shugara i jego grupê jest ju¿ tak wybiórcza, ¿e nie tylko rozpoznaje jeden typ enzymów, ale nawet konkretn± jego formê. O specyfice tego zwi±zku ¶wiadczy te¿ to, ¿e wi±¿e siê ponad 100 razy mocniej do centrum aktywnego bia³ka ni¿ ATP, który jest zazwyczaj wykorzystywany przez to bia³ko do dzia³ania. Wprowadzenie inhibitora powoduje, ¿e enzym nie wi±¿e ATP, a wiêc i nie dzia³a i nie prowadzi dalszej modyfikacji bia³ek.
- Poprzez kolejne modyfikacje doszli¶my do tego, co mamy teraz, co wcale nie znaczy, ¿e ten enzym jest naszym wymarzonym. Szukamy dalej. Zreszt± nie tylko my. Zajmuje siê tym wiele o¶rodków, m.in. ze Stanów Zjednoczonych, Kanady, Niemiec, W³och czy Danii. To my jednak odkryli¶my u dro¿d¿y, jako pierwsi na ¶wiecie, formê a, tê sam±, która wystêpuje w przypadku wielu nowotworów - z dum± podkre¶la mój rozmówca.
W kierunku udoskonalenia wp³ywu na enzym, prowadzone bêd± dalsze badania. Trzeba dok³adnie poznaæ jego strukturê, spojrzeæ na niego technikami bardziej fizycznymi, po to, by zobaczyæ kryszta³ tego bia³ka, jego centrum aktywne, a na podstawie budowy tego¿ - dopasowaæ odpowiedni inhibitor. Ponadto niezbêdna jest wiedza na temat mechanizmu dzia³ania enzymu we wszelkich stanach patologicznych. W chorobach pochodzenia wirusowego, np. HIV, enzymy typu CKII s± bowiem równie¿ zaanga¿owane. Musz± wiêc byæ prowadzone szeroko zakrojone badania podstawowe i prace zwi±zane z ewentualnym przysz³ym zastosowaniem tych zwi±zków do leczenia.
- Trzeba te¿ pamiêtaæ o tym, ¿e enzym ten, jako bia³ko, posiada pewn± strukturê. W momencie, gdy przy³±czy siê do niego inne bia³ko regulatorowe, struktura siê zmieni, a wraz z ni± centrum aktywne, które normalnie wi±¿e donor fosforanu - ATP. W tej chwili w³a¶nie pracujemy nad inhibitorem, który bêdzie dok³adnie dopasowany do tej zmieniaj±cej siê formy centrum aktywnego enzymu.
![]() |
| Piknometr cieczowy do wyznaczania gêsto¶ci objêto¶ciowej. |
Jak wiadomo, kinazy reguluj± szereg istotnych procesów w komórce. U cz³owieka mo¿e wystêpowaæ co najmniej 600 kinaz bia³kowych, a wiêc enzymów tej grupy. Czê¶æ z nich bêdzie wystêpowa³A w wielu formach. W sumie mo¿e ich byæ nawet ponad 1000. Jak ju¿ wspomnieli¶my, po wielu modyfikacjach inhibitora prof. Shugara, badacze z KUL s± w stanie wybiórczo oddzia³ywaæ nie tylko na jeden z tych enzymów, ale nawet na konkretn± jego formê.
Na razie wyniki badañ s± wyj±tkowo optymistyczne, ale prof. Szyszka nie chce zapeszaæ koñcowego efektu. Je¶li nawet zwi±zek ten bêdzie w przysz³o¶ci podawany jako lek, to trzeba wpierw okre¶liæ, czy nie wywo³uje on ¿adnych skutków ubocznych.
- Gleevec, inny inhibitor kinazy bia³kowej, przeszed³ wszystkie próby kliniczne i jest ju¿ stosowany w terapii celowej, dzia³aj±c na jeden konkretny enzym. Z tym ¿e wiadomo ju¿, i¿ jego dzia³anie nie jest tak wybiórcze, jak pierwotnie s±dzono. Chcemy stworzyæ now± jako¶æ - zapowiada uczony.
Wszystkie dotychczasowe metody walki z rakiem - chemioterapia, radioterapia, immunoterapia, leczenie chirurgiczne - nie s± na tyle doskona³e, by dawaæ gwarancjê ca³kowitego wyleczenia. Poza tym powoduj± skutki uboczne. Dlatego naukowcy z Instytutu Ochrony ¦rodowiska stawiaj± sobie za cel nie tylko eliminacjê szkodliwych objawów, ale jednocze¶nie pokazanie widocznych efektów dzia³ania na tkankê nowotworow±. W tym celu przeprowadzona zostanie ca³a gama badañ na zwierzêtach. Pó¼niej dopiero przyjdzie pora na badania kliniczne.
- Potrzebni nam bêd± nie tylko specjali¶ci onkolodzy, ale tak¿e toksykolodzy, którzy zajmuj± siê metabolizmem zwi±zków organicznych podobnych do tych, których u¿ywamy. W ogóle staramy siê stworzyæ wiêkszy zespó³ ludzi, którzy bêd± mieli du¿o szersze spojrzenie na ca³y problem. Nasz± grupê stanowi± w wiêkszo¶ci biochemicy, biolodzy molekularni. Tymczasem stoimy przed ca³ym szeregiem problemów, których sami, z tak w±sk± grup± specjalistów, nie rozwi±¿emy.
W tej chwili zespó³ prof. Szyszki liczy osiem osób. Jedna z nich, ¶wie¿o po doktoracie z tej tematyki, pracuje w Kanadzie. Dalsze prace prawdopodobnie bêdzie kontynuowa³ zespó³ 14 grup badaczy z ca³ej Polski. Dyrektor Instytutu niechêtnie mówi o stronie aplikacyjnej swoich badañ, bo na to jest jeszcze stanowczo za wcze¶nie. Niemniej, je¶li na bazie tych do¶wiadczeñ farmakologia opracuje lek na raka, to z pewno¶ci± nie bêdzie to antidotum na wszystkie rodzaje nowotworów. Nie nale¿y wiêc spodziewaæ siê leku uniwersalnego, je¶li ju¿ - to bardziej takiego, który dzia³a w okre¶lonych formach - przestrzega uczony. I od razu dodaje, ¿e nie stanie siê to na pewno w ci±gu najbli¿szych kilku lat. To dopiero kwestia nastêpnej dekady, a mo¿e i d³u¿ej. Wiele zale¿y od ¶rodków, jakimi zespó³ badawczy bêdzie dysponowa³.
- Je¿eli wiemy, ¿e konkretny enzym mo¿e byæ przyczyn± stanów patologicznych, to szukamy narzêdzia, za pomoc± którego mogliby¶my go zahamowaæ. Nasz inhibitor jest w³a¶nie takim instrumentem. Teraz trzeba znale¼æ narzêdzie, które wy³±cza³oby ten enzym b±d¼ jego szkodliw± formê, a nie inne, od których akurat zale¿y ¿ycie zdrowej komórki. W tym w³a¶nie kierunku zmierza terapia kierunkowa - koñczy prof. Ryszard Szyszka.