Inspirirani prirodnim porfirinima – sintetski porfirini u stanicama melanoma („Porfirini 1“) i u fibroblastima („Porfirini 2“)
Autor teksta: Nela Malatesti, Fakultet biotehnologije i razvoja lijekova
Inspiracija u našem istraživanju su prirodni porfirini. Porfirini su organski spojevi koji su obično purpurne boje, prema čemu su i dobili ime. Prirodni porfirini se često nazivaju ‘bojama života’, jer mnogi od njih sudjeluju u važnim biološkim procesima. Primjerice, hem je iznimno važan prirodni porfirin koji je ne-proteinski dio hemoglobina, proteina u crvenim krvnim stanicama, i koji je odgovoran za vezanje kisika u procesu disanja. Zbog hema je krv crvene boje. Hem spada u metaloporfirine, porfirine koji u svojoj strukturi imaju i neki metalni ion, pa tako hem sadrži željezo. Međutim, isti taj porfirin, ali bez željeza je poznati fotosenzibilizator. Fotosenzibilizatori su molekule koje mogu apsorbirati vidljivu svjetlost, i tu ‘uhvaćenu’ energiju prenijeti na molekule kisika u blizini. Na taj način nastaju reaktivne kisikove vrste, od kojih je najvažniji tzv. singletni kisik. Kao što im naziv kaže, to su visoko reaktivne vrste koje mogu oksidirati razne biološke molekule (npr. proteine i lipide) koje su dovoljno blizu da s njima reagiraju. U tom slučaju porfirini mogu oštetiti stanicu u kojoj se nalaze i dovesti do njene smrti. Znanstvenici su ovaj fenomen nazvali fotodinamičkim djelovanjem i koriste ga u fotodinamičkoj terapiji za uništavanje neželjenih stanica i tkiva, na primjer raznih vrsta tumora, ali isto tako i protiv patogenih mikroba.
U našoj istraživačkoj grupi na Fakultetu biotehnologije i razvoja lijekova, bavimo se sintezom porfirina i testiramo ih na tumorskim i zdravim ljudskim stanicama za primjene u fotodinamičkoj terapiji. Porfirini koje sintetiziramo su, dakle, inspirirani prirodnim porfirinima. Isto tako su najčešće purpurne boje, a osim što apsorbiraju svjetlost, mogu svjetlost i emitirati u obliku fluorescencije. Ta je fluorescencija najčešće žarko crvene boje i koristimo je kako bismo porfirine promatrali pod fluorescentnim mikroskopom. Time možemo ispitati ulaze li naši porfirini npr. u stanice tumora koje želimo uništiti, a pomoću drugih boja kojima se obilježavaju određeni organeli u stanici, možemo i otkriti gdje se točno u stanici nalaze naši porfirini. To je važno jer će fotodinamičko djelovanje biti snažnije u uništavanju tumora ako je dovoljno porfirina ušlo u tumorske stanice, i ako se nalaze blizu važnih dijelova stanice čija oštećenja mogu dovesti do stanične smrti. S druge strane, važno nam je da porfirini ne ulaze u jezgru (na slikama obojene plavo) kako ne bi bili opasni za zdrave stanice. Zato obavezno ispitivanja provodimo i na zdravim stanicama kao što su ovdje prikazane stanice iz kože – fibroblasti. Tumorske stanice koje su ovdje prikazane su stanice melanoma (MeWo) i kuglastog su oblika za razliku od izduženih, vretenastih stanica fibroblasta. Zelena fluorescentna boja obilježava endoplazmatski retikulum, a porfirini su, pogodili ste – crveni.
Našu istraživačku skupinu čine doktorandica Martina Mušković, mag.med.chem., i njene mentorice, profesorice, dr.sc. Ivana Ratkaj koja vodi biološki dio istraživanja, i dr. sc. Nela Malatesti koja vodi brigu o sintezama porfirina. U našem istraživanju je vrlo važna suradnja i s drugim znanstvenicima, ali i brojne vrijedne studentice i studenti koji u našim laboratorijima izrađuju svoje diplomske i završne radove s ovom temom. Ove slike je u okviru svog doktorskog rada napravila Martina Mušković koja je porfirine sintetizirala, i potom mikroskopijom utvrdila kako porfirini ulaze u stanice i gdje se u njima mogu naći.