BADANIE NA NOWOTWORACH PRZESZCZEPIONCH SKUTECZNOŚCI PRZECIWRAKOWYCH ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH
Badając działanie nowego leku na zwierzętach chorych na nowotwory dąży się do uzyskania odpowiedzi na dwa pytania: Czy ten nowy lek może upośledzić wzrost nowotworu lub — co jest bardziej pożądane — doprowadzić do jego zniknięcia? Jeżeli lek okazuje się skuteczny, to jak wielka jest różnica pomiędzy dawką leku przynoszącą pożądany skutek a dawką, która zabija zwierzę? Znalezienie leku, który powoduje wyleczenie nowotworu, ma zawsze duże znaczenie, ale wartość praktyczna leku może być ograniczona, jeżeli się okaże, że niezbędna do tego celu dawka zabija również zwierzę lub wywiera silne działanie toksyczne. Doniesienie, które ukazało się niegdyś w czasopiśmie naukowym, że zwierzęta ginęły po podaniu dawki pewnego leku przeciwrakowego, ale były wolne od nowotworu — nie zachęciło nikogo do stosowania tego środka u człowieka.
Na przykładzie nowotworu, który został wywołany u szczura za pomocą środka chemicznego i od tego czasu był przeszczepiany z pokolenia na pokolenie, można pokazać procedurę mierzenia działania przeciwrakowego. Cienkie płatki guza dawcy wszczepia się w warunkach jałowości pod skórę szczurom. Po tygodniu pojawiają się łatwo dostrzegalne guzki o wadze około 2 g. W tym czasie dokonuje się podziału
zwierząt na 7 grup. Jedna grupa zwierząt nie otrzymuje żadnego leczenia (grupa kontrolna). Zwierzętom z pozostałych 6 grup wstrzykuje się badany lek, przy czym każda grupa otrzymuje inną dawkę leku, a po tygodniu zabija się zwierzęta i usuwa się guzki. W grupie 4 guzy nie urosły wcale, były one tej samej wielkości jak przed tygodniem, gdy rozpoczęto leczenie. Szczury z grupy 5, które otrzymały drugą co do wielkości dawkę, nie miały wcale guzów. Najwyższa dawka, podana zwierzętom z grupy 6, zabiła wszystkie szczury przed ukończeniem doświadczenia.
To badanie przyniosło odpowiedź na obydwa pytania. Nowy lek ma niewątpliwie działanie przeciwrakowe, a różnica między dawką niezbędną do zniszczenia guza a dawką zabijającą zwierzę może być łatwo obliczona na podstawie wyników badania. Ta różnica bywa zwykle wyrażana proporcjonalnym stosunkiem obydwu dawek i oznaczana mianem wskaźnika leczniczego.
Ogólnie biorąc środki przeciwrakowe wykazują bardzo niekorzystny wskaźnik leczniczy w porównaniu ze wskaźnikami leków przeciwbakteryjnych.
Przeszczepiony nowotwór, którym posługiwano się w tym doświadczeniu, nosi nazwę „guza Yoshidy" od nazwiska lekarza japońskiego, który pierwszy wprowadził go do pracowni badawczych. Istnieje jednak ogromna różnorodność testów do badania przeciwrakowej aktywności leków. Narodowy Ośrodek Amerykański do Badania Chemioterapii Raka ocenia co roku aktywność przeciwrakową wielu setek rozmaitych środków chemicznych. W chwili obecnej pierwszym materiałem, służącym do zbadania aktywności tych związków chemicznych, jest przeszczepialna białaczka myszy, znana pod nazwa. L 1210. Okazała się ona szczególnie użyteczna do tego celu i panuje opinia, że test ten jest przydatny do oznaczania każdego środka używanego obecnie w klinikach do leczenia białaczki i z tego powodu stanowi niezawodną próbę wykrywania nowych związków przeciw-białaczkowych. Nie oznacza to bynajmniej, że stwarzałaby ona równie niezawodne możliwości dokładnej oceny, jakie środki chemiczne mogłyby się okazać użyteczne np. w leczeniu raka sutka.
Taki model prób doświadczalnych na zwierzętach jest nie tylko bardzo wartościowy w określaniu właściwości przeciw-białaczkowych różnych związków chemicznych, ale również bardzo przydatny do szczegółowego badania zachowania się komórek nowotworowych poddanych działaniu środków przeciwrakowych.
Myszy, którym wstrzykiwano komórki białaczkowe, ginęły w końcu z powodu nieustannego wzrostu nowotworu. Termin śmierci zależy od liczby komórek białaczkowych, wstrzykniętych zwierzęciu. Jeśli dawka wynosiła 1000 komórek, mysz ginęła po 12 dniach, 100 razy większa dawka komórek prowadziła do śmierci w terminie około 8 dni, a po wstrzyknięciu 10 milionów komórek zwierzęta ginęły na szósty dzień. Mierząc dokładnie czas przeżycia myszy, którym wstrzykiwano dokładnie zmierzoną liczbę komórek, a następnie leczono za pomocą określonej dawki przeciwrakowego związku chemicznego, można ocenić dokładnie liczbę komórek nowotworowych zniszczoną przez związek.
Wyobraźmy sobie, że w pewnej grupie myszy każdej z nich wstrzyknięto 1 milion komórek białaczkowych i następnie leczono je określonym środkiem chemicznym. Zwierzęta padły 10 dnia, zamiast zginąć 7 dnia po wstrzyknięciu komórek. Tabela I obrazuje, że 10 dni przeżywają te myszy, którym wstrzyknięto 10 000 komórek. Innymi słowy, środek chemiczny zredukował liczbę czynnych komórek białaczkowych z 1 000 000 do 10 000. Lek zdołał więc zabić 99% populacji komórek nowotworowych.
Przykład ten ilustruje zarazem, jak trudno jest osiągnąć trwałe wyleczenie. Chociaż lek zdołał zabić 99% komórek białaczkowych u myszy, to jednak komórki pozostałe rozmnażają się nadal i w końcu zabijają zwierzę. Ponieważ nie powstaje żaden odczyn immunologiczny przy tak niewielkiej liczbie komórek, więc ostateczny wynik leczenia polegał tylko na nieznacznym przedłużeniu życia, a nie na doszczętnym wyleczeniu.
Na podstawie tego rodzaju badań możemy obecnie przewidywać sposób, w jaki wrażliwe na działanie środków przeciw-rakowych nowotwory ludzkie będą reagowały na chemioterapię. W tym przypadku nowotwór został rozpoznany, gdy zawierał one komórek i ważył około 100 g. W ciągu 2 tygodni zastosowano 3 serie leczenia i w końcu trzeciej serii waga guza spadła do 1 g (109 komórek). Taki wynik mógłby być
uważany za bardzo dobry i w tym czasie nie udałoby się zapewne wykryć jakichkolwiek objawów obecności guza. Jednakże lek musiał być odstawiony ze względu na toksyczne działanie uboczne. W okresie, gdy lek przestał być podawany, nowotwór zaczął się znów powiększać i w chwili, gdy pacjent stał się ponownie zdolny do kontynuowania leczenia, guz był już większy niż w chwili rozpoznania. Nawet gdyby drugi kurs leczenia miał być równie skuteczny jak pierwszy, to i wtedy nowotwór nie będzie mógł być zlikwidowany, ponieważ odrost jego masy w przerwach między okresami leczenia jest większy niż masa, która uległa zniszczeniu podczas leczenia.
Gdy nowotwór tak dobrze reaguje na lek, powstaje trudność w określeniu terminu, kiedy należy zaniechać leczenia, bowiem w większości przypadków nie udaje się wykryć obecności komórek nowotworowych, jeżeli ich liczba jest mniejsza niż 10 milionów.Komórki tego nowotworu wydzielają substancję chemiczną, gonadotropinę, która pojawia się w moczu i może być wykryta nawet w bardzo nikłym stężeniu. Leczenie prowadzi się aż do chwili, gdy zawartość tej substancji w moczu osiągnie, normalny poziom. Niekiedy staje się niezbędne przeprowadzenie aż 12 serii intensywnego leczenia w ciągu wielu miesięcy, zanim zawartość gonadotropiny w moczu osiągnie wartości prawidłowe, a chora może być uznana za wyleczoną.
Inne badania selekcyjne:
W wypróbowywaniu nowych antybiotyków można zastąpić doświadczenie na zwierzęciu badając działanie leku na różne szczepy bakterii wyhodowanych na rozmaitych pożywkach. W podobny sposób można założyć hodowlę komórek nowotworowych (ludzkich lub zwierzęcych), aby badać i określać działanie przeciwrakowe nowych środków chemicznych. Dotychczasowe doświadczenie wykazało jednak, że ten sposób badania jest mniej pewny od doświadczeń nad przeszczepianiem nowotworu na myszy i szczury. Te i inne podobne testy należy uważać jedynie za badania wstępne, które są podejmowane dla wykrycia czynnych substancji przeciwrakowych. Te zaś substancje muszą następnie być zbadane w doświadczeniu na zwierzętach, zanim zostaną wprowadzone do kliniki.
Przeciwrakowe związki chemiczne:
Różne poszczególne nukleotydy są połączone ze sobą w określonej sekwencji, aby utworzyć drobinę kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA).
DNA reguluje wytwarzanie wszystkich zasadniczych składników, które są niezbędne zarówno dla rozmnażania się komórek, jak i prawidłowego wykonywania ich czynności. Zaczyny (enzymy) zawiadują aktualnym wytwarzaniem wszelkich zasadniczych składników, których komórka potrzebuje, i są również wytwarzane w jej organellach, zwanych rybosomami. Wytwarzanie każdego enzymu jest regulowane przez swoisty związek chemiczny, informacyjny RNA. Gdy powstaje potrzeba użycia enzymu do budowy określonego składnika komórki, w drobinie DNA zostaje wytworzony informacyjny RNA. Z chwilą powstania tego informatora podąża on do rybosomów i zapoczątkowuje syntezę odpowiedniego enzymu. Aminokwasy, z których składa się enzym, są pobierane do rybosomów przez drobiny innego związku chemicznego — przenośnikowego RNA. W ten sposób DNA, jak widać, sprawuje kontrolę nad szeregiem czynności w procesie wytwarzania składników komórki, kiedy tylko są one potrzebne. Aby nowotwór mógł rosnąć i w końcu zabić gospodarza, niezbędne jest ustawiczne rozmnażanie . się komórek nowotworowych. Zanim komórka ulegnie podziałowi, musi ona podwoić ilość drobin DNA, tak aby każda komórka potomna powstająca z podziału zawierała należną ilość tego związku chemicznego, który jest tak niezbędny do regulowania wszelkich czynności komórki.