ZESPÓŁ AUTORSKI:

Politechnika Wrocławska

• dr inż Joanna Bauer (kierownik zespołu) - 50% udziału - pracownik naukowo-dydaktyczny Politechniki Wrocławskiej
• dr Nanasaheb D. Thorat (badacz) - 50% udziału, obecnie pracownik naukowy University of Oxford, Wielka Brytania

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

W ramach zgłoszenia patentowego opracowano nowatorską na skalę światową technologię walki z nowotworami piersi. Technologia zaliczana jest do tak zwanej nanoteranostyki, czyli innowacyjnego podejścia wykorzystującego nanotechnologie do łączenia terapii i diagnostyki. Zaprojektowane przez nas nanocząstki nie tylko leczą, ale także umożliwiają śledzenie postępów terapii w czasie. Nanocząstki aplikowane są lokalnie oraz dedykowane dla konkretnego typu nowotworu, a przez to minimalnie inwazyjne dla zdrowych organów i tkanek. Technologia wykorzystuje kilka metod walki z nowotworami jednocześnie, przez to jest wysoce skuteczna, co potwierdziły testy ex vivo, in vitro oraz in vivo.
OPIS WPŁYWU NA SPOŁECZEŃSTWO
Zgodnie ze światowymi statystykami, opublikowanymi przez GLOBOCAN CANCER OBSERVATORY, nowotwory piersi stały się w roku 2020 najczęściej rozpoznawanymi nowotworami na świecie (2,26 mln/rok, co stanowi 24,5% wszystkich zachorowań), zaraz po nowotworach jelita grubego (0,86 mln/rok; 9,4%) oraz płuc (0,77mln/rok; 8,4%). Wśród chorych 99% pacjentów stanowią kobiety. Należy pamiętać jednak, że około 1% zachorowań dotyczy mężczyzn i to w ich przypadku rokowania są z reguły najgorsze, gdyż choroba diagnozowana jest zazwyczaj w zaawansowanym stadium.
Również w Polsce - ze względu na stale rosnącą zachorowalność oraz umieralność na nowotwory piersi oraz coraz młodszy wiek chorych - problem raka piersi staje się bardzo poważnym wyzwaniem społecznym i ekonomicznym. Statystyki pokazują, iż polski system opieki onkologicznej jest nieefektywny, a same Polki mają znacząco niższe szanse na przeżycie pierwszych pięciu lat od zdiagnozowania choroby niż większość Europejek.
Co roku raka piersi diagnozuje się u ok. 20 tys. kobiet w Polsce. Z chorobą żyje obecnie ok. 140 tys. Polek, a nasz kraj w 2020 roku zajął niechlubne 1 miejsce w Europie pod względem umieralności pacjentek. Jesteśmy obecnie jedynym europejskim krajem, w którym umieralność z powodu nowotworów piersi rośnie.
Problem komplikuje fakt, iż obecnie rozróżniamy ponad 10 typów nowotworów piersi, z których każdy daje inne rokowanie i wymaga indywidualnej terapii. Leczenie poważnie utrudnia również to, iż większość nowotworów wykazuje tzw. chemooporność. Oznacza to, że z czasem coraz słabiej lub w ogóle przestają one reagować na podane cytostatyki. Z tego powody tak ważne jest prowadzenie badań w tym zakresie.
Technologia opracowana przez nasz zespół może zrewolucjonizować zarówno leczenie, jak i diagnostykę nowotworów piersi.

ISTOTA WYNALAZKU

W ramach wynalazku opracowaliśmy wielofunkcyjne, hybrydowe nanonośniki typu rdzeń -płaszcz do terapii i diagnostyki nowotworów piersi, zoptymalizowaliśmy metodę ich wytwarzania oraz przetestowaliśmy skuteczność terapii w warunkach ex vivo, in vitro oraz in vivo, otrzymując skuteczność rzędu 95-96%. Przeprowadziliśmy testy toksykologiczne oraz histopatologiczne, które potwierdziły, iż terapia jest bezpieczna.
Opracowana przez nas metoda walki z nowotworami zaliczana jest do tak zwanej nanoteranostyki, czyli nowatorskiego podejścia łączącego terapię i diagnostykę, bazującego na nanotechnologiach. Technologia promuje kompleksowe i spersonalizowane podejście do leczenia nowotworów. Jest aplikowana lokalnie, bezpośrednio w strukturze guza lub jego pobliżu, a przez to minimalnie inwazyjna dla zdrowych organów i tkanek.
Wielofunkcyjne hybrydowe nononośniki rozpoznają w inteligentny sposób komórki rakowe i dostarczają lek bezpośrednio do nich, omijając zdrowe komórki i organy. Lek uwalnia się w nowotworze selektywnie, w odpowiedniej dawce i czasie.
Metoda wykorzystuje kilka sposobów walki z nowotworem w tym samym czasie, co znacząco zwiększa jej skuteczność. Sfunkcjonalizowane nanonośniki, wyposażone w biologiczny detektor i dedykowany cytostatyk (lek), rozpoznają komórki nowotworowe. Guz jest niszczony jednocześnie na 3 sposoby – poprzez połączenie spersonalizowanej farmakoterapii z hipertermią magnetyczną nowej generacji (MHT) oraz terapią fototermalną (PTT), które powodują lokalne przegrzanie komórek nowotworowych, a w efekcie ich śmierć.
Nanocząstki działają przy tym również jako środek wspomagający diagnostykę, gdyż uwidaczniają guz m.in. w tomografii komputerowej czy rezonansie magnetycznym, a tym samym pozwalają na lepsze monitorowanie efektów terapii w czasie.
Budowę oraz sposób działania nanocząstek, w sposób ideowy, pokazuje załączony film poglądowy. Opracowane przez nas nanośniki mają budowę rdzeń-płaszcz. Wewnętrznie położony rdzeń nanocząstek ma właściwości magnetyczne, które można indukować poprzez przyłożenie zewnętrznego pola magnetycznego, co prowadzi do rozgrzania rdzenia (tzw. hipertermia magnetyczna, MHT). Okalający rdzeń płaszcz wykonany jest z materiału o właściwościach plazmonicznych, a co za tym idzie - pod wpływem światła laserowego o odpowiedniej długości fali - również może indukować ciepło (tzw. efekt fototermiczny). Tak zbudowane nanocząsteczki są wyposażone w dedykowany lek przecinowotworowy oraz wyspecjalizowane struktury biologiczne, rozpoznające komórki nowotworowe.
UNIKATOWOŚĆ WYNALAZKU
Opracowana przez nas innowacja jest nie tylko unikalna w skali światowej, ale też ma nad istniejącymi technologiami szereg przewag, gdyż:
(I) pozwala na jednoczesną terapię i diagnostykę (teranostykę) nowotworów piersi,
(II) umożliwia skuteczne niszczenie raka na dowolnym etapie klinicznym i stadium zaawansowania,
(III) jest małoinwazyjna, gdyż nanocząstki w inteligentny sposób rozpoznają komórki rakowe i dostarczają chemioterapeutyk bezpośrednio do nich, nie niszcząc okalających tkanek i organów,
(IV) wykorzystuje jednocześnie 3 metody niszczenia komórek nowotworowych, czyli farmakoterapię, terapię fototermalną i hipertermię magnetyczną,
(V) zwiększa widoczność nowotworu w klasycznych metodach obrazowania (MRI, TK) oraz pozwala na skuteczniejsze monitorowanie postępów terapii.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Rynek terapii nowotworów piersi według prognoz ma wzrosnąć z obecnych 19.2 do 40.5 mld USD w roku 2026. Skumulowany roczny wskaźnik wzrostu CAGR wynosi ok. 10.6%. Liderami rynku są USA (10,3 mld USD) oraz Europa (10,2 mld). Przewiduje się, że kraje Azji i Pacyfiku w najbliższych latach będą mocno gonić oba rynki. Ponad 70% rynku w krajach rozwiniętych stanowią terapie celowane.
Opracowana przez nas technologia została doceniona w 2020 roku przez KE nagrodą GRAND PRIX konkursu INNOVATION RADAR PRIZE 2020. Stanowi milowy krok, gdyż łączy spersonalizowaną terapię z możliwością pogłębionej diagnostyki.
PLANY WDROŻENIOWE
Badania znajdują się na poziomie gotowości wdrożeniowej TRL 4. Zoptymalizowano metodę syntezy oraz przeprowadzono wstępną walidację w warunkach laboratoryjnych. Wynalazek ma być komercjalizowany przez WCTT (https://wctt.pwr.edu.pl/admin/stt-ot/?offer=49266)
ZGŁOSZENIA PATENTOWE
Polski Urząd Patentowy: zgłoszenie P.435067
Europejski Urząd Patentowy: zgłoszenie EPO 8948914