Technologia Cell Painting identyfikuje flawonoidy toksyczne dla komórek raka pęcherza moczowego
Zespół naukowców z Baylor College of Medicine zidentyfikował flawonoidy – naturalne związki występujące w roślinach – które wykazują toksyczność wobec komórek raka pęcherza moczowego hodowanych w warunkach laboratoryjnych. W badaniu opublikowanym na łamach czasopisma Pharmacological Research – Natural Products badacze wskazują, że technologia Cell Painting nie tylko pozwala na identyfikację związków o potencjalnych właściwościach przeciwnowotworowych, ale również umożliwia zrozumienie mechanizmów ich działania.
Zaawansowana mikroskopia i analiza obrazów
„Cell Painting wykorzystuje mikroskopię wysokoprzepustową do uwidocznienia struktur komórkowych oraz – przy użyciu niestandardowych ścieżek analizy obrazów – do ilościowego opisu zmian w populacjach komórek hodowlanych,” wyjaśnia prof. Michael Mancini, autor korespondencyjny, kierownik laboratorium mikroskopii zintegrowanej w Baylor oraz Centrum Zaawansowanej Mikroskopii i Informatyki Obrazowej (CAMII), współtworzonego z Texas A&M Institute for Bioscience and Technology.
To innowacyjne podejście umożliwia szczegółowe zrozumienie interakcji leków z komórkami, uwzględniając zmiany w strukturze komórki i jej organellach. Analiza Cell Painting generuje olbrzymie zbiory danych – nawet ponad 57 tysięcy obrazów konfokalnych na jedną płytkę – co czyni analizę manualną niemożliwą bez zaawansowanych narzędzi obliczeniowych.
SPACe – przełomowe narzędzie do analizy fenotypowej
W 2024 roku zespół Manciniego opracował narzędzie SPACe (Swift Phenotypic Analysis of Cells), które umożliwia analizę tysięcy komórek w dziesiątkach płytek hodowlanych oraz ocenę heterogeniczności subpopulacji komórkowych. Dzięki optymalizacji oprogramowania analizę dużych zbiorów danych można przeprowadzać na standardowym komputerze biurowym, co otwiera tę technologię na szersze grono laboratoriów badawczych.
Flawonoidy toksyczne dla komórek raka pęcherza
„Dysponując tym narzędziem, przeanalizowaliśmy 244 flawonoidy pod kątem toksyczności wobec komórek raka pęcherza,” mówi dr Michael J. Bolt, pierwszy autor publikacji. Rak pęcherza to piąty najczęstszy nowotwór w USA, powodujący ponad 16 tysięcy zgonów rocznie. Mimo dostępnych terapii pozostają problemy z komórkami resztkowymi i ryzykiem nawrotu choroby.
Badacze przetestowali flawonoidy na trzech popularnych liniach komórkowych raka pęcherza i zidentyfikowali sześć związków o działaniu cytotoksycznym – w tym dwa już wcześniej znane: flawopirydol i rotenon. Analiza SPACe wykazała, że część związków wywoływała uszkodzenia DNA, inne zaburzały funkcje mitochondriów, prowadząc do śmierci komórki.
Co istotne, trzy flawonoidy hamowały wzrost trójwymiarowych kultur raka pęcherza (sferoidów i hodowli na błonie kosmówki), bez wpływu na wzrost zdrowych komórek pęcherza. Zaobserwowano również związki takie jak deguelina, kardamonina, biochanina A i ksantohumol, które były toksyczne, ale nie wpływały znacząco na struktury DNA.
Ksantohumol i metabolizm lipidów
Szczególnie interesujący był ksantohumol – związek obecny w niektórych piwach – który powodował śmierć komórek raka pęcherza, jednocześnie zmniejszając metabolizm lipidów i liczbę kropli lipidowych w komórkach. „Warto zbadać, czy u osób regularnie spożywających piwa bogate w ksantohumol obserwuje się zmniejszoną zachorowalność na raka pęcherza,” zauważa dr Bolt.
Potencjał terapeutyczny flawonoidów
Prof. Mancini podkreśla, że flawonoidy, jako naturalne związki występujące w diecie, mogą posiadać właściwości ochronne wobec różnych chorób. Dzięki technologii Cell Painting i narzędziu SPACe można teraz szybko przesiewać biblioteki tych związków i oceniać ich potencjał terapeutyczny.
W przyszłości planowane są badania przedkliniczne na zwierzętach z nowotworami ludzkiego pęcherza, a następnie próby kliniczne. Celem jest ocena bezpieczeństwa i skuteczności flawonoidów oraz ewentualne wdrożenie ich jako uzupełnienia obecnych terapii nowotworowych.
Źródło: Pharmacological Research – Natural Products
