Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1996 21

Promienie X na us∏ugach

immunoterapii

Technik´ stosowanà w produkcji

broni jàdrowej da si´ byç mo˝e

wykorzystaç w leczeniu raka

J

eden z najbardziej atrakcyjnych pro-
jektów w badaniach doÊwiadczal-
nych nad terapià nowotworów pole-

ga na pobudzeniu czy te˝ „wyszko-
leniu” uk∏adu odpornoÊciowego orga-
nizmu, by skuteczniej zwalcza∏ mogà-
ce rozprzestrzeniaç si´ po ca∏ym orga-
nizmie komórki nowotworowe. Po
trudnych poczàtkach sprzed ponad
100 lat badania nad takimi metodami
leczenia, które ogólnie okreÊla si´ mia-
nem immunoterapii, korzystajà ostat-
nio z rewolucyjnych post´pów naszej
wiedzy o uk∏adzie odpornoÊciowym.

Obecnie, co stanowi niewàtpliwie za-

sadniczy prze∏om w immunoterapii, do
rozwiàzania podstawowego problemu,
czyli skutecznego pobudzenia odpowie-
dzi immunologicznej przeciwko rako-
wi naukowcy w Amarillo (Teksas) za-
stosowali urzàdzenie pierwotnie u˝y-
wane przy produkcji broni jàdrowej.
Twierdzà, ˝e ich metod´ mo˝na zastoso-
waç w przypadku ka˝dego gruczolako-
raka (adenocarcinoma), który to typ
obejmuje najgroêniejsze nowotwory, na
przyk∏ad raka piersi, prostaty, p∏uca,
wàtroby i jajnika.

W swych eksperymentach stosujà

przede wszystkim technik´ nazwanà
rentgenowskà spektroskopià fotoelek-
tronowà (XPS – x-ray photoelectron
spectroscopy). Za pomocà tego urzàdze-
nia badacze naÊwietlajà próbk´ sub-
stancji promieniami rentgenowskimi.
Atomy badanej próbki poch∏aniajà fo-
tony promieniowania rentgenowskiego
i nast´pnie emitujà elektrony. Pomiar
energii kinetycznej elektronów wskazu-
je, jakie atomy znajdujà si´ w danej
chwili na powierzchni czàsteczek za-
wartych w próbce. Innymi s∏owy, XPS
pozwala badaczom scharakteryzowaç
powierzchni´ czàsteczek w okreÊlonej
próbce.

W sk∏ad zespo∏u badawczego wcho-

dzà pracownicy Texas Tech University
Health Sciences Center, Veterans Affairs
Medical Center w Amarillo oraz Mason
& Hanger Corporation. Ta ostatnia fir-
ma na zlecenie Departamentu Energii
USA zarzàdza fabrykà Pantex, rozleg∏ym
kompleksem zak∏adów po∏o˝onym na
pó∏nocny wschód od Amarillo, w któ-
rym USA wytwarza∏y wi´kszoÊç swojej

broni jàdrowej. Naukowcy z Mason &
Hanger u˝ywali fotoelektronowego
spektrometru rentgenowskiego, warto-
Êci 700 tys. dolarów, do wiàzania kon-
wencjonalnych materia∏ów wybucho-
wych z substancjami umo˝liwiajàcymi
nadawanie im odpowiednich kszta∏tów.

Natomiast w badaniach nad rakiem

uczeni zajmujà si´ mucynà, sk∏adnikiem
Êluzu, który stanowi o jego „Êluzowato-
Êci”. Mucyn´, b´dàcà obiektem wielu ba-
daƒ, dobrze poznano jako jeden z marke-
rów nowotworowoswoistych. Sà to
bia∏ka, których struktura bardzo si´ zmie-
nia, gdy produkujà je komórki nowotwo-
rowe. Mucyna prawid∏owych komórek
zawiera rdzeƒ bia∏kowy otoczony w´-
glowodanami. Z regu∏y bia∏ko stanowi
20% masy czàsteczki, a reszt´ – otoczka
cukrowa. Natomiast mucyna wytwarza-
na przez komórki nowotworowe jest jej
ca∏kowicie lub cz´Êciowo pozbawiona,
dlatego uk∏ad odpornoÊciowy rozpozna-
je to bia∏ko jako obcy antygen i urucha-
mia odpowiedê immunologicznà. Nie-
stety, odpowiedê wywo∏ana pierwotnym
kontaktem zwykle nie wystarcza do usu-
ni´cia komórek nowotworowych zawie-
rajàcych nieprawid∏owà mucyn´. Powo-
dujàc niewielkie zmiany w czàsteczce
tego glikoproteidu oraz badajàc w labo-
ratorium zdolnoÊç przeciwcia∏ i leuko-
cytów krwi do wiàzania si´ z nià, zespó∏
z Amarillo pozna∏ mechanizm dzia∏ania
mucyny na uk∏ad odpornoÊciowy.

Przechodzàc do szczegó∏ów: naukow-

cy u˝yli XPS do badania powierzchni
czàsteczki, co pozwoli∏o im na stwier-
dzenie zale˝noÊci pomi´dzy istnieniem
otoczki – lub jej brakiem – a odpowie-

dzià immunologicznà. Nast´pnie pos∏u-
˝yli si´ uzyskanymi danymi do stwo-
rzenia czàsteczki mucyny o zmutowa-
nych bia∏kach rdzenia, które podddano
dzia∏aniu przeciwcia∏ i leukocytów krwi.
Antygeny obecne na niektórych zmuto-
wanych czàsteczkach mucyny wywo∏y-
wa∏y silniejszà odpowiedê immunolo-
gicznà ani˝eli nie zmienione moleku∏y.
W jednym z doÊwiadczeƒ zmutowane
bia∏ka mucyny zaindukowa∏y powsta-
nie 30 razy wi´kszej liczby swoistych
wobec nowotworu leukocytów ni˝
w tym samym czasie nie zmieniona mu-
cyna. „Uczeni próbowali to osiàgnàç od
dawna, lecz nie by∏o metod o odpowied-
niej rozdzielczoÊci – twierdzi Kenneth
E. Dombrowski, biochemik z Veterans
Affairs Medical Center i profesor w Te-
xas Tech University. – Teraz dopiero wi-
dzimy rzeczy, których uprzednio nie do-
strzegaliÊmy.”

Aby uzupe∏niç szczegó∏ami obraz

wzajemnych interakcji mucyny z leuko-
cytami i przeciwcia∏ami, badacze z
Amarillo wspó∏pracujà z naukowcami
z Duke University, którzy pos∏ugujà si´
metodami rezonansu magnetycznego i
spektrofotometrii masowej przy okre-
Êlaniu struktury i wielkoÊci czàsteczki
mucyny. Prof. Dombrowski podkreÊla,
˝e struktura, wielkoÊç i w∏aÊciwoÊci po-
wierzchni wydajà si´ mieç podstawo-
we znaczenie dla nasilenia odpowiedzi
immunologicznej wywo∏ywanej przez
czàsteczk´.

Opisane zjawisko mo˝na wykorzy-

staç przy dwóch potencjalnych sposo-
bach leczenia. U˝ywajàc zmutowanej
mucyny da si´ wytworzyç poza orga-

TERAPIE RAKA

PANTEX, rentgenowski spektrofotometr elektronowy, „rzuca Êwiat∏o” na raka.

ERIC O’CONNELL

22 Â

WIAT

N

AUKI

Grudzieƒ 1996

nizmem chorego swoiste wobec nowo-
tworu leukocyty skuteczniej niszczàce
jego komórki. Leukocyty po zwróceniu
pacjentowi b´dà si´ namna˝aç i zwal-
czaç raka. W przysz∏oÊci mo˝liwe b´-
dzie opracowanie szczepionki genowej,
która wniknàwszy do komórek, „zmu-
si” aparat wytwarzajàcy bia∏ka do pro-
dukcji zmutowanej mucyny, bezpoÊred-

nio stymulujàcej wzmo˝onà odpowiedê
immunologicznà. Poniewa˝ mutacje
czàsteczki mucyny niezb´dne do wy-
wo∏ania odpowiedzi immunologicznej
sà takie same nawet w odmiennych
typach nowotworów, jedna szczepion-
ka by∏aby skuteczna praktycznie we
wszystkich gruczolakorakach. Badacze
zastrzegajàc, ˝e byç mo˝e jeszcze kil-

kanaÊcie lat dzieli nas od pierwszych
prób u ludzi, jednoczeÊnie przewi-
dujà nadejÊcie ery tego niezwykle, jak
si´ wydaje, korzystnego po∏àczenia
dwóch dziedzin wiedzy. Zdaniem
Dombrowskiego jednak „skojarzenie
XPS z biochemià bia∏ek jest jeszcze w
powijakach”.

Glenn Zorpette

Nie tylko bawe∏na

Mniej pestycydów,

ale wi´ksze ryzyko pojawienia si´

opornoÊci u szkodników

A

merykaƒskich hodowców ba-
we∏ny, którzy tak bardzo li-
czyli, ˝e dzi´ki in˝ynierii gene-

tycznej nie b´dà musieli opryskiwaç
swych upraw, spotka∏ w tym roku za-
wód. W wielu po∏udniowych stanach po-
la biotechnologicznej odmiany tej roÊliny,
wyposa˝onej we w∏asny Êrodek owado-
bójczy – toksyn´ z Bacillus thuringiensis,
czyli krótko mówiàc bawe∏ny Bt, pad∏y
ofiarà inwazji owadów gnie˝d˝àcych si´
w torebkach nasiennych tytoniu (Pecti-
nophora gossypiella – przyp. t∏um.).

Farmerzy musieli odkurzyç chemicz-

ne opryskiwacze i zwalczaç plag´ sta-
rym sposobem. Wytrzyma∏oÊç P. gos-

sypiella na Bt wzbudzi∏a ponownie
niepokój, ˝e pochopne wprowadze-
nie do uprawy roÊlin wytwarzajàcych
ten insektycyd mo˝e przyspieszyç po-
wstanie opornoÊci u szkodników. Ma-
jàc to na wzgl´dzie Environmental Pro-
tection Agency (EPA) ograniczy∏a sprze-
da˝ nowej odmiany kukurydzy Bt wy-
∏àcznie do tych stanów, w których nie
uprawia si´ bawe∏ny Bt. Rodzà si´ bo-
wiem obawy, ˝e wskutek migracji owa-
dów mi´dzy tymi roÊlinami, bliskoÊç
ich upraw b´dzie sprzyja∏a rozwojowi
opornoÊci.

Monsanto, firma, która wyproduko-

wa∏a bawe∏n´ Bt, utrzymuje, ˝e wi´k-
szoÊç z blisko miliona hektarów obsia-
nych tà odmianà nie wymaga∏a oprys-
ków. Randy Deaton, naukowiec odpo-
wiedzialny w Monsanto za t´ odmia-
n´ bawe∏ny, ocenia, ˝e roÊlinna toksy-
na Bt zabija P. gossypiella równie sku-
tecznie jak podczas testów, ale tego-
roczna plaga szkodników by∏a najwi´k-

sza od 20 lat i dlatego te, które prze˝y-
∏y, sà bardziej widoczne. Co wi´cej,
Deaton podkreÊla, ˝e odmiana bawe∏-
ny Bt jest nadal bardzo odporna na in-
nego szkodnika, ˝yjàcego w pàczkach
kwiatowych tytoniu. Tak wi´c farme-
rzy uprawiajàcy bawe∏n´ Bt wcià˝ do-
brze na tym wychodzà. Deaton twier-
dzi, ˝e nie ma dowodów na to, by
biotechnologiczna licencjonowana od-
miana bawe∏ny Bt, sprzedawana przez
Delta and Pine Land Company, nie wy-
twarza∏a oczekiwanych iloÊci toksyny,
co mog∏oby przyspieszaç powstanie
opornoÊci.

Te zapewnienia nie zadowalajà Mar-

garet Mellon z Union of Concerned
Scientists (UCS), która podkreÊla, ˝e in-
wazja P. gossypiella na pola obsiane ba-
we∏nà Bt oznacza, i˝ stworzony przez
Monsanto plan opanowania opornoÊci,
który by∏ warunkiem przyznania ate-
stu, zawiód∏. Dlatego UCS zwróci∏a si´
do EPA o zawieszenie sprzeda˝y nasion
bawe∏ny Bt.

Jak dotàd EPA nie widzi powodów,

by podejmowaç takà decyzj´, a naukow-
cy zgadzajà si´ co do tego, ˝e pojawie-
nie si´ opornoÊci w ciàgu kilku lat jest
zupe∏nie nieprawdopodobne. Jednak˝e
zaostrzenia, które agencja na∏o˝y∏a na
kukurydz´ wytwarzajàcà podwy˝szo-
nà iloÊç Bt, dopuszczonà do zasiewu
w sierpniu, wskazujà, ˝e obawy o wy-
tworzenie si´ opornoÊci mogà w koƒcu
ograniczyç upraw´ roÊlin zawierajàcych
t´ toksyn´. Kukurydzy Bt produkowa-
nej przez Northrup King i równie˝ opar-
tej na technologii Monsanto nie wolno
sprzedawaç w dziewi´ciu po∏udnio-
wych stanach i niektórych rejonach czte-
rech innych. Firma odwo∏a∏a si´ od tej
decyzji.

Fred L. Gould, entomolog z North Ca-

rolina State University, podkreÊla, ˝e
opornoÊç na zwyk∏e Êrodki ochrony ro-
Êlin „staje si´ rzeczywistym k∏opotem”.
Za jakiÊ czas – zauwa˝a on – pojawi si´
równie˝ opornoÊç na Bt; ale przy odpo-
wiednim post´powaniu mo˝na jà b´-
dzie prawdopodobnie trzymaç pod kon-
trolà. „Martwimy si´ tylko, ˝eby nie
stosowaç Bt nadmiernie.”

Tim Beardsley

BIOTECHNOLOGIA

NA POLA KUKURYDZIANE w dziewi´ciu stanach USA nie wolno wprowadzaç

niektórych transgenicznych odmian z obawy o powstanie opornoÊci u szkodników.

COMSTOCK