Docelowo terapia mogłaby wyglądać tak. U pacjenta diagnozowany jest glejak – wyjątkowo wredna odmiana nowotworu mózgu. Po wycięciu guza – o ile jest operowalny – lekarze spryskują jego okolicę specjalną mieszanką grafenu i platyny, co zadziała na pozostałe komórki nowotworowe i zmniejszy prawdopodobieństwo nawrotu.

– Standardowa chemioterapia, chociaż bywa skuteczna, ma jedną wadę: działa toksycznie również na zdrowe tkanki. Nasze rozwiązanie charakteryzuje się tym, że terapeutyk nie przemieszcza się i pozostaje w miejscu podania, działa punktowo, oszczędzając resztę organizmu – tłumaczy prof. Ewa Sawosz Chwalibóg z Warszawskiej Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego. Pacjent nie musiałby więc być zmuszony do brania udziału w wyniszczającym wyścigu, w którym albo najpierw podda się nowotwór, albo on.

Rozwiązanie, na które naukowcy z SGGW otrzymali patent wspólnie z badaczami ze stołecznego Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych (w badaniach wzięły również udział dr Ludwika Lipińska oraz Joanna Jagiełło z instytutu), to „nanopłatki grafenu pokryte nanocząstkami platyny”. Upstrzona prefiksami nano- nazwa wskazuje na strukturę wynalazku: grafen – struktura węgla o grubości pojedynczego atomu – występuje tu pod postacią mikroskopijnych płatków, zaś platyna tworzy nanocząstki, czyli kawałki liczące po kilkadziesiąt atomów.

– Platyna, a właściwie kompleksowe związki platyny – bo taka jest właściwa klasyfikacja tych związków, to jedne z najczęściej wykorzystywanych substancji w chemioterapii na świecie – tłumaczy dr Marta Kutwin. Dwie z nich – cisplatyna oraz karboplatyna – są na tyle często wykorzystywane w walce z nowotworami na całym świecie, że Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) wpisała je na listę leków podstawowych – czyli leków najważniejszych dla globalnego zdrowia publicznego.

Fakt, że lekarze sięgają po pewną klasę substancji, nie znaczy jednak, że charakteryzuje je stuprocentowa skuteczność. Dlatego naukowcy nie ustają w poszukiwaniu nowych związków, które będą jeszcze bardziej efektywne w walce z nowotworem. – My chcieliśmy zbadać pod tym kątem grafen. Intuicja podpowiadała nam, że skoro składa się on z jednej warstwy atomów, to może przylegać do komórki i blokować jej kontakt ze środowiskiem – mówi dr Sławomir Jaworski. Dodatkowo grafen to węgiel, powinien więc wykazywać się biozgodnością, czyli nie działać na ludzkie tkanki toksycznie.

Potencjał do walki z nowotworem testuje się najpierw in vitro, czyli w próbówce (albo na szalce), gdzie badaną substancję dodaje się do wyhodowanej w laboratorium grupy komórek nowotworowych. Grafen ograniczył ich wzrost, czyli dał zachęcające wyniki; trzeba więc było sprawdzić go w warunkach bardziej zbliżonych do naturalnych. – Robi się to na ludzkich guzach nowotworowych hodowanych na kurzych zarodkach. Ksenoprzeszczep, bo tak się nazywa ta procedura, to rozwiązanie relatywnie proste, tanie w zastosowaniu i niebudzące problemów etycznych – tłumaczy dr Marta Grodzik.

– Po podaniu zawiesiny grafenowych płatków w wodzie masa i objętość guzów ulegały zmniejszeniu – cieszy się dr Jaworski – jednak chcieliśmy ten efekt zwiększyć. To wtedy pojawił się pomysł, by połączyć grafen z platyną. Grafen, a właściwie tlenek grafenu, oprócz tego, że sam działałby antynowotworowo, stanowiłby również nośnik, dzięki któremu platyna byłaby skutecznie lokowana w pobliżu guza. Naukowcy stanęli jednak przed poważnym wyzwaniem – platyna to metal szlachetny, który niechętnie łączy się z innymi substancjami. Trzeba ją do tego w odpowiedni sposób „zmusić”. Udało się to zrobić w laboratoryjnej płuczce ultradźwiękowej – urządzeniu używanym zazwyczaj do mycia szkła laboratoryjnego przy pomocy ultradźwięków. Przy odpowiednim dobraniu parametrów – temperatury i częstotliwości fal dźwiękowych – nanocząstki platyny udało się połączyć z grafenem.

W efekcie powstało rozwiązanie działające jak grafenowa platforma, z której bardzo wolno uwalnia się platynowy lek. Na skutek procesów zachodzących w organizmie pojedyncze jony platyny odrywają się stopniowo od nanocząstek, a kiedy szlachetny metal dokonuje spustoszenia w nowotworze, grafen spokojnie spoczywa w miejscu podania, blokując procesy komórkowe. Jakie – to jeszcze trzeba dokładnie zbadać.

Zespół z SGGW i ITME nie jest jedynym, który zastanawia się nad nowatorskimi metodami dostarczania platyny do organizmu. – Przeważnie naukowcy starają się związać platynę z jakimś związkiem, co rodzi problemy. W innych rozwiązaniach platyna na przykład aglomeruje się, czyli atomy łączą się w większe kompleksy, co wpływa na prędkość ich uwalniania. Pojawia się więc potrzeba stabilizacji, czyli pozamykania metalu np. w kapsułkach, ale wtedy trzeba odpowiednio dobrać materiał, z którego będą wykonane – tłumaczy dr Marta Grodzik.

Wyniki badań naukowców są zachęcające, ale wymagają jeszcze wiele pracy. Dotychczasowe poszukiwania sfinansowane zostały z grantów Narodowego Centrum Nauki, które opiewały łącznie na 1,5 mln zł. Pieniądze na patent wyłożyło SGGW, a kolejny zastrzyk środków w wysokości 1,2 mln zł naukowcy otrzymali z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Badacze teraz chcą skupić się na antynowotworowym działaniu samych płatków grafenu. Zamierzają zbadać wpływ grafenu na komórki pochodzące od wielu różnych dawców, aby w przyszłości było możliwe stworzenie spersonalizowanych terapii antynowotworowych z użyciem nowatorskiego materiału.

W praktyce do komercyjnego zastosowania zarówno samego leczenia grafenem, jak i tandemem grafen–platyna potrzeba kilku dobrych lat (oraz kilku milionów złotych), oczywiście pod warunkiem że dalsze badania potwierdzą skuteczność badanej metody. Doktor Marta Kutwin studzi zapał: kiedy w latach 70. zorientowano się, że sole platynowe mogą być wykorzystywane w chemioterapii, badano wiele związków. Ostatecznie na rynek trafiło tylko kilka. Biorąc jednak pod uwagę, że wciąż nie udało się opracować uniwersalnie skutecznej metody walki z rakiem, to każda niosąca nadzieję terapia jest na wagę złota. A właściwie platyny. ⒸⓅ

Eureka! DGP

Rozpoczynamy czwartą edycję konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Od dziś do 16 czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej, wybrane spośród 68 nadesłanych przez uczelnie i instytuty.
Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi pod koniec czerwca. Nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej) ufundowana przez organizatora.