Nowotwory wciąż należą do największych wyzwań współczesnej medycyny. Jednym z nich jest niedrobnokomórkowy rak płuca – częsty i wyjątkowo groźny. Choć terapie nowotworowe stale się rozwijają, ich skuteczność bywa ograniczona, a działania niepożądane bardzo dotkliwe. Dlatego naukowcy szukają nowych metod, które uderzą w raka celniej i bezpieczniej.
Jednym z obiecujących kierunków jest wykorzystanie siRNA (small interfering RNA). To krótkie cząsteczki RNA, które potrafią „wyciszać” konkretne geny – jakby ktoś wyłączył w komórce przełącznik sterujący produkcją szkodliwego białka. W przypadku nowotworów oznacza to możliwość blokowania genów napędzających rozwój i unaczynienie guza. Problem w tym, że siRNA jest bardzo nietrwałe i wymaga specjalnej ochrony oraz precyzyjnego transportu do chorej komórki.
I tutaj na scenie pojawia się bioinżynierowany… pajęczy jedwab. To niezwykły materiał, który w naturze znany jest z wyjątkowej wytrzymałości i elastyczności – pajęcza nić jest cieńsza od ludzkiego włosa, a jednocześnie mocniejsza od stali w przeliczeniu na masę. Dzięki inżynierii genetycznej białka jedwabiu można produkować w laboratorium i nadawać im zupełnie nowe funkcje. Z takich białek tworzy się nanosfery zdolne do przenoszenia leków. Są one biodegradowalne i biokompatybilne, co oznacza, że nie wywołują niepożądanych reakcji organizmu i naturalnie ulegają rozkładowi. Dodatkowo można je modyfikować peptydami rozpoznającymi określone receptory na komórkach nowotworowych, co pozwala na celowane dostarczanie terapii.
Nagroda i kolejne wyzwania
Mgr Patryk Lorenc z Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu, doktorant Szkoły Doktorskiej UMP, pracuje właśnie nad takim systemem. W jego badaniach wykorzystuje się m.in. białka VE1MS1 i VE2bMS1, które celują w receptory VEGFR-1 i VEGFR-2 na powierzchni komórek nowotworowych i śródbłonkowych, oraz białko MS2KN, umożliwiające wiązanie siRNA. Celem terapii jest wyciszenie genu HIF-1α – kluczowego regulatora angiogenezy, czyli tworzenia nowych naczyń krwionośnych w guzie. Bez nich nowotwór nie ma jak rosnąć i rozprzestrzeniać się.
Pierwsze wyniki badań in vitro są bardzo obiecujące. Jedwabne nanosfery skutecznie wiązały siRNA, dostarczały je do komórek i zmniejszały aktywność HIF-1α oraz innych czynników sprzyjających angiogenezie, takich jak VEGF. Te osiągnięcia zostały już docenione na arenie międzynarodowej. Podczas 49. edycji kongresu Federacji Europejskich Towarzystw Biochemicznych (FEBS Congress) w Stambule mgr Patryk Lorenc otrzymał prestiżową nagrodę czasopisma Molecular Oncology za najlepszy plakat naukowy.
Kolejnym krokiem są badania na mysim modelu raka płuca, które pokażą, czy ta metoda sprawdzi się w żywym organizmie. Jeżeli tak, bioinżynierowany jedwab może stać się uniwersalnym nośnikiem terapii przeciwnowotworowych, dostosowywanym do różnych typów raka – od tych zależnych od VEGFR po nowotwory związane z nadekspresją HER2.
Być może więc nici, które w naturze pomagają pająkom budować pajęczyny, w przyszłości pozwolą nam skuteczniej „usidlić” raka.
Finansowanie
Badania finansowane są przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu SONATA 17 (nr 2021/43/D/NZ7/00622)
Źródła
- Lorenc, P., Sikorska, A., Molenda, S., Guzniczak, N., Dams-Kozlowska, H., & Florczak, A. (2024). Physiological and tumor-associated angiogenesis: Key factors and therapy targeting VEGF/VEGFR pathway. Biomedicine & pharmacotherapy = Biomedecine & pharmacotherapie, 180, 117585. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2024.117585
- Lorenc, P., Dams-Kozlowska, H., Guzniczak, N., & Florczak-Substyk, A. (2025). Application of nanoparticles to target tumor blood vessels as a promising cancer treatment strategy. Biomedicine & pharmacotherapy = Biomedecine & pharmacotherapie, 186, 118038. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2025.118038
- (2025), Posters. FEBS Open Bio, 15: 67-527. https://doi.org/10.1002/2211-5463.70071
- Florczak, A., Mackiewicz, A., Dams-Kozlowska, H. (2014). Functionalized spider silk spheres as drug carriers for targeted cancer therapy. Biomacromolecules, 15(8), 2971–2981. https://doi.org/10.1021/bm500591p
- Florczak, A., Deptuch, T., Lewandowska, A. et al. Functionalized silk spheres selectively and effectively deliver a cytotoxic drug to targeted cancer cells in vivo. J Nanobiotechnol 18, 177 (2020). https://doi.org/10.1186/s12951-020-00734-y
- Deptuch, T., Florczak, A., Lewandowska, A., Leporowska, E., Penderecka, K., Marszalek, A., Mackiewicz, A., & Dams-Kozlowska, H. (2021). MS1-type bioengineered spider silk nanoparticles do not exhibit toxicity in an in vivo mouse model. Nanomedicine (London, England), 16(18), 1553–1565. https://doi.org/10.2217/nnm-2021-0029
- Deptuch, T., Penderecka, K., Kaczmarek, M. et al. In vivo study of the immune response to bioengineered spider silk spheres. Sci Rep 12, 13480 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-17637-7
Kontakt: mgr Patryk Lorenc, patryklorenc5[at]gmail.com
Promotorzy: prof. dr hab. Hanna Dams-Kozłowska, dr hab. Anna Florczak-Substyk, Katedra Biotechnologii Medycznej
Zezwalamy na bezpłatny przedruk artykułów ze strony pod wyłącznym warunkiem podania źródła artykułu. Prosimy o podanie następującego źródła: Nauka i Zdrowie UMP – onauce.ump.edu.pl
Prezentowane treści mają charakter wyłącznie informacyjny oraz edukacyjny i nie powinny być interpretowane jako porady medyczne służące do diagnozowania lub leczenia.
