Η οπτογενετική στρατηγική που βασίζεται στο AR3 δείχνει υψηλή αποτελεσματικότητα στην πρόκληση απόπτωσης και αντικαρκινικών επιδράσεων

Η οπτογενετική στρατηγική που βασίζεται στο AR3 δείχνει υψηλή αποτελεσματικότητα στην πρόκληση απόπτωσης και αντικαρκινικών επιδράσεων

Ένα από τα χαρακτηριστικά των καρκινικών κυττάρων είναι η ικανότητά τους να ξεφεύγουν από την απόπτωση, τον προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο, μέσω αλλαγών στην έκφραση πρωτεϊνών. Η πρόκληση απόπτωσης σε καρκινικά κύτταρα έχει γίνει κύριος στόχος των νέων θεραπειών καρκίνου, επειδή αυτές οι προσεγγίσεις μπορεί να είναι λιγότερο τοξικές για τον υγιή ιστό από τη συμβατική χημειοθεραπεία ή ακτινοβολία. Πολλοί χημικοί παράγοντες δοκιμάζονται επί του παρόντος για την ικανότητά τους να προκαλούν απόπτωση και οι ερευνητές διερευνούν ολοένα και περισσότερο μόρια ενεργοποιούμενα από το φως που μπορούν να στοχεύσουν με χρήση λέιζερ σε θέσεις όγκου χωρίς να οικονομούν τον περιβάλλοντα υγιή ιστό.

Τα καρκινικά κύτταρα έχουν μιτοχόνδρια, τα οποία παρέχουν ενέργεια για ταχεία ανάπτυξη και διαίρεση. Ωστόσο, πιστεύεται ότι ένα περιβάλλον που είναι πολύ αλκαλικό διαταράσσει τη λειτουργία των μιτοχονδρίων και οδηγεί σε απόπτωση.

Μια μικροβιακή πρωτεΐνη που ονομάζεται αρχαεροδοψίνη-3 (AR3) μπορεί να είναι το κλειδί για την απόπτωση που προκαλείται από την αλκαλικότητα. Όταν εκτίθεται στο πράσινο φως, το AR3 αντλεί ιόντα υδρογόνου έξω από το κύτταρο, αυξάνοντας την αλκαλικότητα, διαταράσσοντας τις λειτουργίες των κυττάρων και, τελικά, πυροδοτώντας την απόπτωση. Η ικανότητα του AR3 να προκαλεί απόπτωση σε ειδικές για τον καρκίνο κυτταρικές σειρές τονίστηκε σε ένα πρόσφατο άρθρο από τον καθηγητή Yuki Sudo, τον Dr. Keiichi Kojima, τον Dr. Shin Nakao και την ομάδα της από τη Σχολή Μεταπτυχιακών Σπουδών Ιατρικής, Οδοντιατρικής και Φαρμακευτικών Επιστημών στο Πανεπιστήμιο Okayama, Ιαπωνία. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύτηκαν διαδικτυακά στοΕφημερίδα της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείαςστις 4 Νοεμβρίου 2025.

«Στην προηγούμενη μελέτη μας, δημιουργήσαμε μια νέα οπτογενετική μέθοδο για την πρόκληση αποπτωτικού κυτταρικού θανάτου μέσω της ενδοκυτταρικής αλκαλοποίησης του pH με AR3».είπε ο καθ. Sudo. Πρόσθεσε:«Σε αυτή τη μελέτη, εφαρμόσαμε την οπτογενετική στρατηγική μας που βασίζεται στο AR3 σε καρκινικές κυτταρικές σειρές ποντικού και αποδείξαμε την υψηλή αποτελεσματικότητά του στην πρόκληση απόπτωσης και αντικαρκινικών επιδράσεων in vitro και in vivo».

Οι συγγραφείς χρησιμοποίησαν αρχικά γενετικά τροποποιημένους ιούς για να εισάγουν γονίδια AR3 σε μια κυτταρική σειρά καρκίνου του παχέος εντέρου ποντικού (MC38) και σε μια κυτταρική σειρά μελανώματος (B16F10). Κύτταρα χωρίς έκφραση AR3 επιβίωσαν κανονικά όταν εκτέθηκαν σε πράσινο φως. Αντίθετα, τα κύτταρα που εκφράζουν το AR3 εμφάνισαν υψηλά ποσοστά κυτταρικού θανάτου - πάνω από 40% για το MC38 και πάνω από 60% για το B16F10 - καθώς και σαφή σημάδια μιτοχονδριακής διαταραχής ως αιτία απόπτωσης. Απουσία πράσινου φωτός, δεν εμφανίστηκε απόπτωση, επιβεβαιώνοντας ότι η δραστηριότητα του AR3 προκλήθηκε ειδικά από το φως.

Ενθαρρυμένη από αυτά τα ευρήματα, η ομάδα χρησιμοποίησε αυτές τις κυτταρικές σειρές για να προκαλέσει σχηματισμό όγκου σε υγιή ποντίκια. Όταν αυτοί οι όγκοι εκτέθηκαν σε πράσινο φως λέιζερ έξι ημέρες αργότερα, όγκοι που εκφράζουν AR3 εμφάνισαν σημαντικό κυτταρικό θάνατο και μειωμένο κυτταρικό πολλαπλασιασμό στα εξωτερικά στρώματα του όγκου. Το πιο σημαντικό είναι ότι οι όγκοι που εκφράζουν AR3 ήταν 65 έως 75% μικρότεροι από τους όγκους που δεν ήταν AR3 13 ημέρες μετά την εμφύτευση του όγκου.

"Συγκεκριμένα, σε όγκους που προέρχονται από κύτταρα MC38, παρατηρήθηκε μείωση στον όγκο του όγκου μεταξύ 10 και 13 ημερών μετά τη μεταμόσχευση κυττάρων. Αυτή η καθυστερημένη παλινδρόμηση μπορεί να αντανακλά όχι μόνο τις άμεσες επιδράσεις της επαγωγής απόπτωσης και της αναστολής του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, αλλά και την ενεργοποίηση των αντικαρκινικών ανοσολογικών αποκρίσεων.προσθέτει ο καθ. Sudo.

Αν και αυτά τα αποτελέσματα είναι πολλά υποσχόμενα, η μελέτη χρησιμοποίησε γενετικά τροποποιημένα καρκινικά κύτταρα πριν από την εμφύτευση και απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να καθοριστεί εάν οι προϋπάρχοντες όγκοι μπορούν να κατασκευαστούν για να εκφράσουν αποτελεσματικά το AR3. Οι συγγραφείς σημειώνουν επίσης ότι η διείσδυση του φωτός παραμένει περιορισμός, καθώς το πράσινο φως λέιζερ μπορεί να προκαλέσει απόπτωση μόνο σε βάθος περίπου 1 mm.

«Με την επίδειξη της απόπτωσης που προκαλείται από το φως και της σημαντικής καταστολής της ανάπτυξης του όγκου σε δύο διαφορετικά μοντέλα καρκίνου, τα MC38 και B16F10, τονίζουμε τη γενίκευση και την αποτελεσματικότητα αυτής της προσέγγισης».είπε ο καθηγητής Sudo, τονίζοντας τη σημασία αυτών των αποτελεσμάτων. Οι συγγραφείς προτείνουν ότι η οπτογενετική θεραπεία με βάση το AR3 θα μπορούσε τελικά να συνδυαστεί με άλλες θεραπείες για τον καρκίνο για να αυξήσει την αποτελεσματικότητα και να στοχεύσει ένα ευρύτερο φάσμα όγκων.

Πηγές: