Obalí, ochrání, doručí. Čeští vědci vyvinuli novou ‚bublinkovou fólii‘, umožní vývoj vakcín na míru
Vědci z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd vyvinuli univerzální systém dopravy nukleových kyselin do lidských buněk. Jejich výzkum publikoval časopis Advanced Functional Materials. Systém známý z nejmodernějších vakcín proti koronaviru by tak mohl pomoct v léčbě řady dalších onemocnění. Vědci už jednají o jeho využití v praxi.
Nukleové kyseliny jsou jako hutné staré kuchařky po babičce. Plné nejrůznějších receptů předávaných často z generaci na generaci, ale tak křehké, že každou chvíli hrozí rozpadnutí vazby nebo vypadnutí pár stránek.
Poslechněte si rozhovor Martiny Maškové s Klárou Grantz Šaškovou o ‚bublinkové fólii‘, která umožní vývoj vakcín na míru
Jsou to právě tyto recepty, které teď ochraňují stovky milionů lidí před koronavirem. Lidské buňky podle nich „vaří“ neškodné části viru, na nichž se imunitní systém vycvičí před případným skutečným útokem. Jejich doprava z injekčních stříkaček do buněk ale podléhá nejpřísnějším ochranným pravidlům. Jinak by se cestou mohly rozpadnout.
Vědci proto tyto filigránské návody balí do lipidických nanočástic, velmi zjednodušeně řečeno do takového tukového brnění. Všude kolem nich je totiž spousta enzymů, nůžek, které by mohly nechráněný návod přestříhat a rozštěpit. Je to podobné, jako kdybyste posílali broušené skleničky poštou. Potřebujete obal, nějakou „bublinkovou fólii“.
‚Příčetný člověk by o tom teď neměl uvažovat.‘ Experti varovali před úpravami lidského genomu
Číst článek
Farmaceutické firmy tenhle doručovatelský mechanismus vypilovaly do podoby, kdy spolehlivě funguje. Má ale svá omezení. A tak bylo jen otázkou času, než podobný systém vyzkouší vědci i pro léčbu nebo prevenci jiných typů onemocnění a vylepší ho.
Ne každý recept je totiž stejně dlouhý a do původního obalu by se vešel. Vyrábět pro každou nukleovou molekulu obal zvlášť je zdlouhavé a nákladné. Navíc současné obaly ještě nejsou dost pevné, aby uchránily recept za jakékoli teploty.
Brnění jako Wolverine
S řešením přišli na Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd (ÚOCHB). Ve spolupráci s kolegy z dalších pracovišť vyvinuli nový lipid, ze kterého lze vytvořit „přepravní obaly“ s vylepšenými vlastnostmi a širšími možnostmi aplikace.
„Je velký přibližně jako virus, kolem 100 nanometrů. Je tedy asi stokrát menší než buňka, do které umí proniknout. Je složený z vrstev, které na sebe pevně přisedají. Mezi nimi je zabalená nukleová kyselina. Drží pohromadě na základě přitahování kladných a záporných nábojů,“ popisuje Petr Cígler, vedoucí skupiny Syntetická nanochemie při ÚOCHB.
Tři základní vrstvy obalu zůstaly stejné jako u dnes běžně používaných „bublinkových fólií“. I český obal má tedy nosný lipid, cholesterol a povrchový lipid, který umožňuje rozpustit celou strukturu ve vodě nebo v krvi. Čtvrtá součást, nad níž visí nejvíc otázek a které se věnuje celá vědecká společnost zabývající se transportem nukleových kyselin do buněk, je jiná.
„Vytvořili jsme systém, kteří je založený na struktuře zvané adamantan. Má jednu vlastnost, kterou se liší od většiny ostatních organických molekul, a tou je výrazná pevnost vlastního skeletu,“ popisuje Cígler. Onen „systém“ dostal v ÚOCHB název XMAN. Chrání recept nukleových kyselin podobně jako fiktivní adamantium posiluje kostru jednoho z komiksových X-Menů – Wolverina.
Obal mimo to třeba umožňuje uchovávat nukleovou kyselinu mimo mrazicí boxy, do nichž se třeba koronavirové vakcíny vkládají proto, že v nich enzymatické nůžky nemají tak vysokou účinnost. Je to vlastně dvojí ochrana opečovávaného receptu. A čeští vědci tyto ochrany v podstatě spojili v jednu. Podobně jako když galerijní kurátoři převáželi Slovanskou epopej z Prahy do Moravského Krumlova v klimatizovaném boxu.
Pokusy ukázaly, že obal s receptem vydrží bez problému několik měsíců v lednici. A vědci teď experimentují s ještě delším časovým a teplotním pásmem. Cílem je pokojová teplota, což by úplně změnilo dosavadní způsobu distribuce i skladování léčiv a vakcín, jak je známe dnes.
Univerzální speditér
Největší, už teď prokázanou výhodou českého obalu je jeho univerzálnost. Vědci z ÚOCHB vyzkoušeli, že jejich obal funguje pro jakýkoli recept. Ať už je jím velká a dlouhá mRNA (messenger RNA, „poslíčková“ ribonukleová kyselina používaná právě ve vakcínách pro doručení receptu k výrobě proteinů), anebo krátká a malá siRNA (small interfering RNA, ribonukleová kyselina umlčující geny).
„Jsme schopní zabalit dokonce DNA. Nemusíme (na obalu) nic měnit,“ vysvětluje Klára Grantz Šašková ze skupiny Proteázy lidských patogenů při ÚOCHB. Podle ní je ona univerzálnost významnou zprávou pro vývoj terapeutických léčiv a vakcín proti nemocem, na které dosud byla medicína krátká. Například dědičná onemocnění jako hemofilie typu A nebo cystická fibróza.
Vědecký tým s českou stopou vyvinul nové značení stavebních bloků DNA. Dal jim vlastní redoxní značky
Číst článek
Nové obaly umí převážet rovněž základní stavební kameny nukleových kyselin, samotné nukleové báze. Ty zatím nikdo do lipidických nanočástic nikdo zabalit nedokázal. A české obaly jsou navíc skvělými speditéry.
„Jsou schopné bezpečně se dostat i do tak obtížně proniknutelných buněk, jako jsou třeba lidské primární jaterní buňky nebo buněčné linie z různých hematologických nádorů, které v současnosti představují obtížný cíl pro léčbu,“ doplňuje Grantz Šašková.
Dalším výzkumem cílené dopravy nukleových receptů by se tak vědci mohli přiblížit vývoji personalizovaných protinádorových vakcín a léčiv pro neurodegenerativní onemocnění. Co víc, i tady platí, že vědci přišli na způsob, jak vyřešit dvě věci naráz. Obal nejenom dokáže doručit „umlčující pokyny“ k tomu, aby buňka některý z chybných proteinů nevyráběla, ale zároveň jí umí dodat recept na protein správný. Na tomto systému chtějí vědci dále pracovat.
„Leží v tom budoucnost, bude se tím ubírat farmaceutický průmysl. Koronavirová krize to urychlila a otevřela tomu dveře. Jsou tu velké možnosti, do jakých onemocnění se pustit, které zatím nebyly vyřešené,“ uzavírá Grantz Šašková.
