Lek z kory trującego drzewa

W sierpniu 1962 r. amerykański botanik Arthur Barclay wędrował po dziewiczych lasach stanu Waszyngton – czyli po dzikich, północno-zachodnich rejonach USA. Przyjechał tam służbowo – miał za zadanie zbierać próbki roślin, które mogłyby posłużyć jako punkt wyjścia do poszukiwań leku na raka.

W tym czasie Stany Zjednoczone postanowiły wydać nowotworom wojnę. Wysłały w teren wielu podobnych do Arthura Barclaya zwiadowców. Całą akcją dowodził Jonathan Hartwell z Narodowego Instytutu Raka. Naukowiec ten nie tylko doskonale znał się na chemii organicznej, ale też był znawcą starożytnych ksiąg medycznych, chińskich, egipskich, greckich, rzymskich, w których poszukiwał wskazówek, jak pokonać raka za pomocą substancji roślinnych.

Spacerując po lesie, Arthur Barclay stanął przed niewielkim iglastym drzewem: cisem zachodnim. Wiedział oczywiście, że cis jest trujący. Może więc okaże się trujący dla komórek nowotworu?

Arthur Barclay zdecydował się pobrać dwie próbki: z owoców i z kory. Zyskały one oznaczenie B-1645 – była to bowiem 1645. roślina, którą Barclay dostarczył do laboratorium na badania.

Podczas testów okazało się, że kora cisu zachodniego rzeczywiście zabija komórki rakowe w probówce. Szef projektu Jonathan Hartwell wysłał więc Barclaya po więcej kory do waszyngtońskiej puszczy. Dzielny botanik przywiózł jej 30 kilogramów.

Polowanie na wzór

Teraz z kory należało wyizolować zabijający komórki rakowe składnik. Zrobili to Monroe Wall i Mansukh Wani. W 1966 roku uzyskali krystaliczną substancję: paklitaksel.

Wciąż jednak nie wiadomo było, jaki jest jej wzór chemiczny. Ponieważ laboratorium oficjalnie porzuciło badania nad paklitakselem jako mało obiecujące, naukowcy musieli je prowadzić po godzinach.

Sukces nadszedł dopiero w 1971 roku. Dzięki użyciu zupełnie nowatorskich wówczas metod: krystalografii rentgenowskiej i spektroskopii, udało się w końcu ustalić wzór chemiczny: (C47H51NO14). Badacze stwierdzili też, że cząsteczka składa się z dwóch części: łańcucha głównego i krótkiego ogonka.

Ale to był dopiero początek drogi. Okazało się, że lek może nigdy nie trafić do pacjentów, bo, po pierwsze, jego uzyskiwanie z kory cisu zachodniego jest bardzo żmudne; po drugie zaś, pochłania wielkie ilości kory. Trzeba jej 12 kilogramów, żeby uzyskać zaledwie pół grama leczniczej substancji.

Ze względu na te ograniczenia paklitakselu produkowano akurat tyle, żeby przeprowadzać doświadczenia na zwierzętach, których wyniki były niezwykle obiecujące.

Onkolodzy i ekolodzy

W roku 1977 amerykański Narodowy Instytut Raka zgłosił zapotrzebowanie na 3,5 tony kory cisowej, co oznaczało konieczność zniszczenia 1500 drzew (pozbawiony kory cis umiera). Spowodowało to gwałtowny protest obrońców środowiska, którzy wykazywali, że spełnienie tego żądania zdewastuje dziki ekosystem lasów północno-zachodnich Stanów Zjednoczonych.

W międzyczasie nastąpił kolejny przełom. Farmakolożka Susan Horowitz odkryła zasadę, na jakiej działa nowy lek – okazało się, że jest ona wyjątkowa, odwrotna niż mechanizm, dzięki któremu funkcjonują wcześniej odkryte leki na raka.

Wcześniejsze specyfiki utrudniały komórkom rakowym mnożenie się, blokując produkcję mikrotubuli: maleńkich rusztowań komórki. Ekstrakt z kory cisowej przeciwnie, pobudza produkcję mikrotubuli, tak że proces rozrostu nowotworu pogrąża się w chaosie.

To odkrycie jeszcze bardziej rozbudziło apetyty na paklitaksel. Wyliczono jednak, że aby zaspokoić zapotrzebowanie samych tylko chorych na raka jajnika, trzeba by wyprodukować 120 kilogramów substancji, czyli zniszczyć 360 tysięcy drzew. Było to nie do pomyślenia nie tylko dla ekologów – było to po prostu niewykonalne.

Naukowcy rozpoczęli więc starania, by substancję zsyntetyzować w laboratorium. Pierwszy sukces odniósł na tym polu Francuz Pierre Potier, który w roku 1988 uzyskał główny łańcuch paklitakselu z igieł cisu angielskiego – był to znaczący postęp, ponieważ pozbawienie cisu igieł, w przeciwieństwie do okorowania, nie zabija go. Do tego głównego łańcucha udało się Potierowi dołączyć sztucznie uzyskaną drugą część cząsteczki, wspomniany wcześniej ogonek.

Zamiast oleju rycynowego

Ale inne ekipy badawcze też pracowały nad zagadnieniem – w sumie około 30 instytutów na świecie starało się zsyntetyzować paklitaksel. Lepszą metodę niż francuska (wciąż opartą na igłach) opracował Robert Holton z Uniwersytetu Stanowego Florydy. Kolejne badania doprowadziły wreszcie do pełnej syntezy laboratoryjnej: dziś paklitaksel uzyskuje się ze specjalnie hodowanej w laboratorium linii komórek uzyskanej z drzewa cisowego.

Wprowadzony wreszcie do użytku na początku XX wieku paklitaksel okazał się dobrą bronią przeciw nowotworom jajników, piersi, płuca. Ale żeby substancja mogła pomagać także chorym na raka trzustki, potrzebny był jeszcze jeden przełom. Z paklitakselu nie można zrobić roztworu wodnego – trudno go więc wprowadzić do organizmu. Po wielu próbach, jeszcze w latach 70., znaleziono jedno jedyne medium dla tego leku, olej rycynowy. Olej ten powoduje dość ostrą reakcję organizmu, którą trzeba łagodzić lekami. Taka kuracja dla chorych cierpiących na raka trzustki jest zazwyczaj zbyt ciężka.