Neuroverkkojen ja bioinformatiikan rooli kasvipohjaisessa lääkekehityksessä ja syöpälääkkeiden tutkimuksessa

Kasveilla on valtava potentiaali lääkekehityksessä, erityisesti syövän, kuten rintasyövän, hoitoon liittyen. Vaikka perinteinen kasvipohjaisten yhdisteiden tutkimus on ollut keskeinen osa lääketieteellistä kehitystä, nykyisin bioinformatiikan ja neuroverkkojen käyttö tarjoaa uudenlaisen lähestymistavan kasvipohjaisten aineiden tutkimukseen ja mahdollisten syöpälääkkeiden löytämiseen. Kasvipohjaisten yhdisteiden bioaktiivisuuden ennustaminen ja luokittelu on saanut paljon huomiota neuroverkkojen ja muiden laskennallisten mallien avulla.

Miten immuunijärjestelmän ja elämäntapatekijöiden muutokset voivat vaikuttaa rintasyövän kehittymiseen ja hoitoon?

Rintasyövässä immuunijärjestelmän rooli on monivaiheinen ja siihen liittyvät prosessit kehittyvät syövän edetessä. Alkuvaiheessa immuunimicroympäristö pyrkii torjumaan syöpäkasvaimia, ja sen elinvoimaisuus perustuu erityisesti aktivoituneisiin CD8+ ja CD4+ lymfosyyttisiin soluihin. Kuitenkin syövän saadessa invasiivisia piirteitä, mikroyhteisön solut sekä sytokiinisisältöjen muutokset alkavat edistää kasvaimen kasvua ja etenemistä (Smyth et al., 2006; Schreiber et al., 2011; Boudreau et al., 2012). Rintasyövän hoitotulokset ovat parhaita varhaisessa vaiheessa, jolloin sairaus ei ole levinnyt etäisille elimille. Tällöin noin 70-80 %:lla potilaista voidaan saavuttaa täydellinen hoitovaste. Asteittain etenevät, etäpesäkkeiden muodostavat tapaukset sen sijaan ovat parantumattomia ja niille on tyypillinen huono ennuste (Harbeck et al., 2019).

Raskauden ja elintapojen vaikutus rintasyövän kehittymiseen on moninainen ja monivaiheinen. Reproduktiiviset tekijät, kuten myöhemmät avioliitot, abortit, suun kautta otettavat ehkäisyvalmisteet, ensisynnytyksen myöhäinen ikä ja menarkin aika vaikuttavat rintasyövän riskiin. Lisäksi elämäntavat, kuten metabolisyndrooma, lihavuus, alkoholin kulutus ja vähäinen liikunta, ovat juuri nyt nousseet merkittäviksi rintasyövän riskitekijöiksi (Bianchini et al., 2002; Capasso et al., 2010; Petracci et al., 2011; Bandera et al., 2015). Esimerkiksi lihavuus voi kytkeytyä ennen vaihdevuosia esiintyviin negatiivisiin rintasyöpätapauksiin, erityisesti niihin, jotka eivät ole hormoniherkkiä, kuten ER-negatiiviset ja PR-negatiiviset kasvaimet (Yang et al., 2011; Pierobon and Frankenfeld 2013). Adipokiinien, sytokiinien ja insuliininkaltaisten kasvutekijöiden epänormaali eritys yhdessä estrogeenin liiallisten vapautumisten kanssa rasvakudoksesta edistävät rintasyövän syntyä (Bianchini et al., 2002; Renehan et al., 2008).

Sukupuolihormonien rooli rintasyövän synnyn ja etenemisen taustalla on monivaiheinen ja moniulotteinen. Erityisesti androgeenihormonit voivat olla yhteydessä kohonneeseen rintasyövän riskiin, mutta tämän yhteyden tarkkaa mekanismia ei täysin ymmärretä (McNamara and Sasano, 2015). Sekä in vivo että in vitro tutkimukset ovat osoittaneet, että synteettiset ja luonnolliset estrogeenit voivat vaurioittaa DNA:ta ja muuttaa kromosomaalista rakennetta (Roy and Liehr, 1999; Cavalieri et al., 2000). Androgeenit voivat moduloida estrogeenin aromatisointiprosessia ja vaikuttaa rintasyövän biologiaan (Key et al., 2002). Toisaalta, joitakin tutkimuksia on esitetty, että androgeenit voivat vähentää rintasyövän riskiä estrogeenin vastustavan vaikutuksensa vuoksi (Tarulli et al., 2014). Progesteroni ja sen metaboliitit voivat myös vaikuttaa rintasyövän riskiin (Wiebe et al., 2000).

Rintasyövässä kehittyvien immuunivasteiden rooli on monimutkainen ja riippuu erityisesti syövän tyypistä ja sen immunologisista piirteistä. Esimerkiksi CD20+ B-lymfosyyttien määrän lisääntyminen voi liittyä parempiin ennusteisiin ja eloonjäämiseen (Mao et al., 2016), mutta CD19+ B-solujen korkeampien tasojen on raportoitu liittyvän huonompiin ennusteisiin, kuten ER-/PR- kasvaimiin, imusolmukkeiden etäpesäkkeisiin ja kasvaimiin, jotka luokitellaan kolmanneksi vaiheeksi tai korkeammalle (Guan et al., 2016). Tämä monimutkainen yhteys immuunisolujen ja syövän ennusteen välillä vaatii tarkempaa tutkimusta ja ymmärrystä.

Mikä rooli terpeenien ja kasviuutteiden yhdisteillä on rintasyövän hoitamisessa?

Rintasyövän hoitoon liittyvät vaihtoehtoiset ja täydentävät hoitomuodot ovat saaneet yhä enemmän huomiota, erityisesti luonnollisten yhdisteiden, kuten terpeenien, mahdollisuuksia tutkittaessa. Terpeenit, joita löytyy monista kasveista ja eteerisistä öljyistä, ovat mielenkiintoisia aineita, koska niiden on havaittu vaikuttavan suotuisasti syöpäsolujen kasvuun ja leviämiseen. Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että tietyt terpeenit voivat estää syöpäsolujen jakautumista, edistää apoptoosia eli solukuolemaa ja hillitä syöpäsolujen liikkumista elimistössä.

Esimerkiksi d-limonene, joka on monoterpeeni ja löytyy sitrushedelmistä, on osoittautunut tehokkaaksi rintasyövän kasvun estäjäksi. Elegbede ja kollegat (1984) havaitsivat, että d-limonene voi estää DMBA:lla (dimetyylibenzantrasiinilla) indusoitua mammary syöpää, tarjoten näin tärkeää tietoa mahdollisista luonnonlääkinnällisistä vaihtoehdoista syöpähoidossa. Samalla tavalla myös muut luonnolliset yhdisteet, kuten α-pineeni ja lupeoli, ovat saaneet huomiota rintasyövän hoitopotentiaalinsa vuoksi. Näiden yhdisteiden on havaittu estävän syöpäsolujen invaasiota ja vähentävän kasvainten metastasointia.

Erityisesti kasviuutteet, kuten Oldenlandia diffusa, voivat vaikuttaa syöpäsolujen kasvuun. Tämän kasvin uutteet ovat osoittautuneet tehokkaiksi apoptoosin indusoijiksi ja syöpäsolujen proliferaation estäjiksi. Gu ja kollegat (2012) raportoivat, että Oldenlandia diffusa -uutteet voivat säädellä estrogeenireseptorin ja p53-proteiinien välisiä interaktioita, jotka ovat keskeisiä prosesseja syöpäsolujen toiminnassa.

Tämä ajatus vie meidät ymmärrykseen siitä, kuinka kasviuutteet voivat vaikuttaa solujen metaboliaan ja geeniekspressioon. Esimerkiksi tutkimukset ovat osoittaneet, että terpeenit voivat vaikuttaa transkriptionaalisiin säätelyyn ja geeni-ilmentymiseen, mikä saattaa avata uusia hoitoväyliä erityisesti silloin, kun perinteiset hoitomuodot eivät ole riittäviä. Terpeenit voivat vaikuttaa useiden solukalvoproteiinien, kuten matrix-metalloproteinaasien (MMP-9), säätelyyn, mikä on tärkeää syöpäsolujen invaasion ja metastaasin estämisessä.

Myös karyotyyppinen muutos ja solusyklin säätely ovat tärkeitä alueita, joihin kasviuutteet voivat vaikuttaa. Terpeenit voivat estää syöpäsolujen jakautumista ja induktoida apoptoosin. Tällaiset vaikutukset voivat selittää, miksi näillä yhdisteillä on potentiaalia toimia osana kokonaisvaltaisempaa syövän hoitoa.

Lopuksi on tärkeää huomata, että luonnollisten yhdisteiden vaikutukset voivat vaihdella suuresti yksilöiden välillä. Genetiikka, elämäntavat ja ympäristön tekijät voivat vaikuttaa siihen, kuinka tehokkaasti kasviuutteet ja terpeenit toimivat syövän ehkäisyssä ja hoidossa. Siksi on tärkeää, että luonnollisia hoitomuotoja tutkitaan monipuolisesti ja että niitä käytetään asiantuntevan lääkärin valvonnassa osana yksilöllistä hoitosuunnitelmaa.