Ο καρκίνος αποτελεί μια αρκετά συχνή ασθένεια. Ευτυχώς, τα τελευταία χρόνια χάρη στη μεγάλη πρόοδο της επιστήμης υπάρχει μια πληθώρα τρόπων αντιμετώπισης με μεγάλα ποσοστά επιτυχίας. Ωστόσο, πολύ σημαντικό ρόλο για την αποτελεσματικότητα της εκάστοτε θεραπείας σε όλες γενικά τις ασθένειες κατέχει η έγκαιρη διάγνωση. Προς αυτήν την κατεύθυνση, προχώρησαν ερευνητές από το πανεπιστήμιο της Ζυρίχης. Συγκεκριμένα, σε πρόσφατη έρευνα, οι επιστήμονες ανέπτυξαν μια εποπτική μέθοδο που οδηγεί στην πολύ έγκαιρη διάγνωση 4 ειδών καρκίνου.
Αυτή η μέθοδος έγκαιρης διάγνωσης βασίζεται στην ανίχνευση των επιπέδων ασβεστίου στο αίμα, σε συνδυασμό με την ικανότητα ορισμένων κυττάρων να εκκρίνουν μελανίνη. Πρακτικά οι επιστήμονες αξιοποίησαν τροποποιημένα κύτταρα που μπορούν να ανιχνεύουν την αύξηση του ασβεστίου σε βάθος χρόνου και να εκκρίνουν τότε μελανίνη για να προειδοποιούν τον ασθενή.
Το ασβέστιο και ο ρόλος του στην έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου
Το ασβέστιο ανήκει στα μέταλλα των αλκαλικών γαιών καθώς κατατάσσεται στη δεύτερη ομάδα του περιοδικού πινάκα. Το κατιόν Ca+2 είναι βασικό συστατικό του ανθρώπινου οργανισμού[1] και απαιτείται από όλα τα ζωντανά κύτταρα. Στους ανθρώπους, το ασβέστιο εντοπίζεται υπό τη μορφή του υδροξυαπατίτη στα κόκαλα. Επιπλέον, βρίσκεται και στο αίμα είτε ελεύθερο είτε συνδεδεμένο με άλλα στοιχεία ή πρωτεΐνες,όπως η αλβουμίνη. Τα τελευταία χρόνια έχει μελετηθεί ο ρόλος του ασβεστίου ως δεύτερος αγγελιοφόρος στη μεταγωγή σήματος των κυττάρων, ρυθμίζοντας διάφορες λειτουργίες όπως ο πολλαπλασιασμός και ο θάνατος τους[2]. Σε πιο πρόσφατες έρευνες ξεκίνησε να μελετάται και ο ρόλος του ασβεστίου ως πρώτος αγγελιοφόρος στην περίπτωση ανάπτυξης καρκίνου. Μάλιστα, ορισμένες θεραπείες καρκίνου εκμεταλλεύονται την συμβολή του ασβεστίου στην αγγειογένεση και στη μεταγωγή σημάτων μεταξύ των κυττάρων.
Τα επίπεδα ασβεστίου είναι γενικώς σταθερά. Σε περίπτωση διατάραξης αυτής της ομοιόστασης, τα επίπεδα επανέρχονται στα φυσιολογικά όρια μέσα σε μόλις λίγα λεπτά. Έτσι η αύξηση της συγκέντρωσης του ασβεστίου στο αίμα(για περισσότερο διάστημα), η λεγόμενη υπερασβεστίωση, αποτελεί ένδειξη ύπαρξης κάποιας ασθένειας. Μια από αυτές τις ασθένειες είναι ορισμένοι τύποι καρκίνου: μαστού,πνεύμονα, κόλον,προστάτη [2] .
Η τεχνητή ελιά για την έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου
Επιστήμονες από το πανεπιστήμιο ETH της Ελβετίας, αποφάσισαν να αξιοποιήσουν την υπερασβεστίωση σε συνδυασμό με την εμφάνιση τεχνητής “ελιάς” για μια πρώιμη διάγνωση των παραπάνω τύπων καρκίνου. Για τις ανάγκες της έρευνας τροποποιήσαν κατάλληλα την κυτταρική σειρά ανθρώπινων εμβρυακών νεφρικών κυττάρων HEK 293 (Ηuman-Embryonic-Kidney cells 293) ώστε να πραγματοποιείται έκκριση μελανίνης όταν συμβαίνει η υπερασβεστίωση για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Σε πρώτη φάση ελέγχθηκε η ικανότητα των τροποποιημένων αυτών κυττάρων ως ανιχνευτές της υπερασβεστίωσης in vitro. Έτσι τοποθετήθηκαν σε τριβλία που περιείχαν αυξημένη ποσότητα ιόντων ασβεστίου. Εφόσον τα αποτελέσματα ήταν θετικά οι επιστήμονες εξέτασαν στη συνέχεια την ικανότητα έκκρισης μελανίνης και την παραμονή της για μεγάλο χρονικό διάστημα. Τα αποτελέσματα ήταν πάλι ενθαρρυντικά σε διάστημα μάλιστα 6 μηνών. Στη συνέχεια εξετάστηκε η εμφάνιση αυτής της τεχνητής ελιάς-tattooσε δέρμα που να προσομοιώνει το ανθρώπινο. Σε αυτή τη φάση των πειραμάτων εξετάστηκε δέρμα χοίρων ex vivo σε συνθήκες υπερασβεστίωσης. Το αποτέλεσμα ήταν πάλι η εμφάνιση του βιολογικού tattoo.
Επομένως, οι ερευνητές προχώρησαν σε in vivo πειράματα. Συγκεκριμένα, εμφύτευσαν τους “ανιχνευτές” μέσα σε υγιή και σε ασθενή ποντίκια τα οποία είχαν καρκινικούς όγκους κόλον και μαστού. Τα αποτελέσματα ήταν και πάλι επιτυχή με την εμφάνιση τεχνητής “ελιάς” στα ποντίκια που είχαν καρκίνο (επάνω εικόνα).Η επιτυχία της μεθόδου είναι μεγάλη αν λάβουμε υπόψη ότι για 38 μέρες εκτός από την ελιά, τα ασθενή ποντίκια δεν είχαν κανένα σύμπτωμα[3].
Αξίζει να επισημανθεί, ότι η συγκεκριμένη έρευνα δεν αφορά μόνο την έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου. Μπορεί να αξιοποιηθεί γενικότερα στην ανίχνευση και άλλων ασθενειών σχετιζόμενες με την υπερασβεστίωση. Τέλος, φαίνεται ότι ανοίγεται ο δρόμος για την εφαρμογή πιο εποπτικών μεθόδων για την έγκαιρη διάγνωση ασθενειών όταν αυτές βρίσκονται στα πρώτα ασυμπτωματικά στάδια.
Η έρευνα με τίτλο “Synthetic biology-based cellular biomedical tattoo for detection of hypercalcemia associated with cancer” δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science Translational Magazine.
[1] Π.Κ. Καραγιαννίδης, “Ειδική Ανόργανη Χημεία”, Εκδόσεις Ζήτη,2009
[2] Aizhan Tastanova,Marc Folcher et al.,Vol. 10, Issue 437,Science Translational Magazine,2018
[3]https://www.gizmodo.com.au/2018/04/this-tattoo-only-becomes-visible-when-it-detects-early-signs-of-disease/
