Choroby nowotworowe są jedną z głównych przyczyn wysokiej śmiertelności, co związane jest z późnym wykrywaniem zmian nowotworowych i niską skutecznością standardowych terapii. Obrazowanie biomedyczne, jeden z kluczowych filarów nowoczesnej diagnostyki i leczenia raka, jest ściśle zintegrowane z podejmowaniem decyzji klinicznych. Wiadomo, że wczesna diagnoza jest głównym czynnikiem zmniejszającym śmiertelność, koszty leczenia i pobyty w szpitalu.

Sondy do obrazowania są kluczowym elementem obrazowania molekularnego i muszą oferować wysoką czułość, niski szum tła, niską toksyczność i względną stabilność. Zastosowanie nanocząstek w technikach obrazowania molekularnego umożliwia wcześniejsze wykrywanie i leczenie nowotworów poprzez zwiększenie czułości sygnałów i nakierowanie środków kontrastowych bezpośrednio na komórki nowotworowe. Szereg badań wykazało, że nanocząstki znane jako aptamery należą do najlepszych narzędzi do obrazowania ze względu na ich wysoką stabilność, specyficzność celu i powinowactwo.

Celem projektu jest opracowanie uniwersalnej sondy molekularnej dla białka PD-L1 (programowanej śmierci receptora -1 liganda), która ułatwi diagnostykę różnych typów nowotworów. PD-L1 to białko znajdujące się na powierzchni wielu komórek nowotworowych, umożliwiające im ominięcie naturalnego systemu obronnego układu odpornościowego.

Jednym ze składników układu odpornościowego są limfocyty T, które rozpoznają i atakują komórki nowotworowe. Komórki te mają na swojej zewnętrznej powierzchni struktury zwane receptorami, które działają jak klucze do blokowania cząsteczek atakujących organizmów. To rozpoznanie molekularne jest głównym składnikiem odpowiedzi immunologicznej. Jednym z elementów tego mechanizmu są tzw. „punkty kontrolne”, które uniemożliwiają limfocytom T atakowanie prawidłowych komórek. Kluczową częścią tego mechanizmu jest system PD-L1/PD-1. PD-L1 na prawidłowych komórkach rozpoznaje i przyłącza się do PD-1 na komórkach T, zapobiegając ich atakowaniu zdrowych komórek.

Niestety, niektóre nowotwory nauczyły się wytwarzać duże ilości PD-L1, aby skłonić układ odpornościowy do unikania wykrycia. Dlatego zaprojektowane sondy celują w wiązanie PD-L1 i będą w stanie wykryć i zlokalizować komórki nowotworowe na bardzo wczesnym etapie choroby. Sondy te mogą być stosowane we wczesnej diagnostyce, zwiększając szanse wykrycia i leczenia choroby.

Opracowanie uniwersalnej sondy stworzyłoby możliwość obrazowania różnych typów guzów w zależności od ich zdolności do nadekspresji PD-L1 i dostarczyłoby narzędzia/gotowego produktu jako sondy do przyszłych diagnostycznych, a nawet terapeutycznych badań klinicznych.