Zdá sa, že máte zablokovanú reklamu

Fungujeme však vďaka príjmom z reklamy a predplatného. Podporte nás povolením reklamy alebo kúpou predplatného.

Ďakujeme, že pozeráte .pod lampou. Chceli by ste na ňu prispieť?

Prírodné inšpirácie

. .časopis .veda

Zdravie nepochybne patrí medzi to najcennejšie, čo máme. Preto sa snažíme každé ochorenie, ktoré nás postihne, čo najskôr prekonať a byť opäť fit. Bez liekov to však často jednoducho nejde. Ale odkiaľ vlastne liečivé molekuly pochádzajú?

Zdravie nepochybne patrí medzi to najcennejšie, čo máme. Preto sa snažíme každé ochorenie, ktoré nás postihne, čo najskôr prekonať a byť opäť fit. Bez liekov to však často jednoducho nejde. Ale odkiaľ vlastne liečivé molekuly pochádzajú?


Nuž, drvivá väčšina z prírody. Ak už nie priamo, tak minimálne svojím pôvodom. Príroda je totiž bezkonkurenčne ten najšikovnejší chemik na svete. Dokáže syntetizovať nesmierne množstvo rôznych organických zlúčenín, z ktorých mnohé vykazujú nielen zaujímavé, ale aj medicínsky využiteľné biologické účinky. Pritom je vcelku jedno, či ide o baktériu, krík, alebo hada.
Niektoré organizmy sú doslova živými lekárničkami. Priam notoricky známymi príkladmi z minulosti sú penicilín z plesne objavený Alexandrom Flemingom alebo aspirín z vŕby pripravený Felixom Hoffmannom. Najbohatšou zásobárňou (potenciálnych) humánnych medikamentov sú nepochybne oceány a pralesy. Keď vezmeme do úvahy obrovský rozsah ich biodiverzity, tak to vlastne ani neprekvapuje. Čo všetko sa však musí stať, kým budúca život zachraňujúca molekula z morských hlbín alebo odľahlých trópov uzrie svetlo sveta?

.koncept
Scenárov je, samozrejme, možných hneď niekoľko. Môže to však (zjednodušene) prebehnúť aj takto:
Nadšený vedec-biológ sa týždne či mesiace brodí v močiaroch dažďového pralesa kdesi v Afrike či Južnej Amerike – v neznesiteľnej horúčave, príšernej vlhkosti a obklopený miliardami moskytov. Prečo to robí? Nuž, lebo ho to veľmi baví. A keďže je zvedavý, vytrvalý a zároveň má šťastie, objaví tam nový, dovtedy neopísaný druh baktérie.
Po návrate do civilizácie o nej napíše článok do, prepytujem, kvalitného vedeckého časopisu, ktorý sa dostane do rúk ďalšiemu nadšenému vedcovi, tentokrát biochemikovi. Dotyčný je podobne zvedavý a otestuje extrakt z novoobjaveného organizmu (láskavo poskytnutého biológom) na rôznych bunkových kultúrach. Keďže je tiež vytrvalý a má aj kus šťastia, zistí, že skúmaný bakteriálny materiál vykazuje skvelé výsledky pri niektorých druhoch rakovinových buniek.

Samozrejme, aj biochemik o týchto skutočnostiach napíše hodnotnú odbornú publikáciu, ktorá zaujme tretieho nadšeného vedca, ktorým je organický chemik. Ten (často spolu s biológom alebo biochemikom) izoluje z účinného extraktu molekulu, ktorá je zodpovedná za pozorovanú výnimočnú biologickú aktivitu. Zlúčeninu dostatočne vyčistí, aby ju následne podrobil skúmaniu fyzikálno-analytickými metódami.
Na základe získaných výsledkov navrhne predpokladanú chemickú štruktúru molekuly. Zapáči sa mu, lebo je estetická a komplikovaná zároveň – a predstavuje tak ideálnu vedeckú výzvu. Takže sa, pochopiteľne, pokúsi tú krásnu a zároveň užitočnú prírodnú látku syntetizovať v laboratóriu. Z čírej zvedavosti, či je to vôbec možné.
A tiež preto, aby sa presvedčil, či naozaj určil jej štruktúru správne. Ako? Jednoducho! Porovná kľúčové parametre prírodnej a syntetickej molekuly, a keď sa zhodujú, tak sú chemicky identické. Ak je dostatočne vytrvalý a štastena stojí pri ňom, tak sa mu to po všetkých (ne)možných útrapách podarí. No a isteže sa aj on čo najskôr podelí o svoje nové výsledky s relevantnou vedeckou komunitou.
Tieto výsledky, najmä v kontexte s predchádzajúcimi zisteniami biológa a biochemika, vzbudia záujem štvrtého nadšeného vedca – farmakológa. Dozvedel sa totiž o molekule, ktorá vykazuje zaujímavé protirakovinové účinky a už sa nevie dočkať, aby ju otestoval in vivo, čiže na živých zvieratách. To však znamená, že jej potrebuje značné množstvo – oveľa, oveľa viac, ako stačilo na prvotné bunkové testy.
Má to však háčik. Je to prírodná látka a jej izolácia z pôvodného biozdroja by bola technicky, časovo aj ekonomicky náročná a neefektívna. Farmakológ však má skvelú alternatívu – zlúčeninu mu predsa v dostatočnom množstve a požadovanej čistote synteticky pripraví organický chemik! Nuž, a sľubná molekula je práve na začiatku dlhej cesty stať sa potenciálne novým liekom proti rakovine.
Toľko jeden koncept základného výskumu. A teraz jedna jeho realizácia.

.realizácia
Myxobaktéria Sorangium cellulosum je pôdny mikroorganizmus žijúci (aj) na brehoch rieky Zambezi v južnej Afrike. Z bakteriálneho extraktu získaného práve odtiaľ izolovali nemeckí biochemici Höfle a Reichenbach dve neznáme príbuzné molekuly, ktoré nazvali epotilón A a B.
Spomínaní páni v tom čase hľadali zlúčeniny, ktoré by sa dali využiť ako fungicídne a pesticídne agrochemikálie. Poľné testy však ukázali, že obe prírodné látky sú pre rastliny príliš toxické a ich medicínskym potenciálom sa ešte nikto nezaoberal. Až dovtedy, kým vedci firmy Merck nezistili ich výnimočnú antitumorovú aktivitu. Epotilóny totiž likvidovali aj mimoriadne rezistentné nádorové bunky, ktoré úspešne odolávali aj tým najúčinnejším liekom vrátane taxolu.
Biochemické štúdie navyše prekvapujúco odhalili, že hoci mechanizmus ich účinku je prakticky rovnaký ako pri taxole, epotilóny sú oveľa aktívnejšie. Následkom bol, samozrejme, enormný záujem vedcov základného výskumu – biológov, chemikov a farmakológov – o tieto fascinujúce prírodné molekuly. Tým väčšmi, že zainteresované farmaceutické firmy zhodou okolností „zabudli“ patentovať ich potenciálne využitie ako kancerostatík.
V tomto prípade to však bola šťastná náhoda. Otvoril sa tým atraktívny výskumný priestor pre zvedavých a vytrvalých. Ako prví sa do toho vrhli renomovaní organickí chemici (Danishefsky, Nicolaou, Schinzer) a v pomerne krátkom čase – iba rok po určení detailnej štruktúry epotilónov – vypracovali prvé laboratórne syntézy týchto látok. Vzhľadom na ich relatívne komplikovanú štruktúru je to vskutku fascinujúci výkon.
Dnes je známych už viac než 20 (!) rôznych metód ich prípravy, ktoré enormným spôsobom obohacujú poznanie organickej syntézy. Taktiež otvárajú efektívnu cestu novým, perspektívne ešte účinnejším derivátom epotilónov. Obzvlášť metodika kombinatoriálnej chémie v spojení so syntézou na tuhej fáze dokáže rekordným tempom generovať obrovské kvantum štrukturálne odlišných molekúl.
Nuž a súčasným absolútnym hitom je automatizácia a robotizácia spomínaného procesu. Táto špičková technológia vyvinutá v rámci základného výskumu extrémne urýchľuje syntetickú fázu. To sa dnes javí ako nevyhnutné, ak chceme splniť náročné požiadavky farmakologického skríningu z hľadiska diverzity zlúčenín dostupných v čo najkratšom čase.
Práve testy biologickej aktivity determinujú ďalší osud laboratórne pripravených medicínskych molekúl. Dôležité je identifikovať práve tie štruktúrne časti prírodnej látky, ktoré sú zodpovedné za jej protirakovinové vlastnosti. Hlavným cieľom je selekcia najúčinnejších a zároveň najmenej toxických zlúčenín, ktoré budú vhodnými kandidátmi pre ďalší (bio)chemicko-farmakologický výskum nového progresívneho medikamentu.
Dnes sa niekoľko syntetických derivátov prírodných epotilónov nachádza v pokročilej fáze humánnych klinických skúšok. Navyše jeden z dusíkatých analógov epotilónu B (ixabepilon) získal v roku 2007 povolenie amerického Úradu pre kontrolu liečiv (FDA) na liečbu agresívneho metastázujúceho tumoru prsníka, ktorý už nereaguje na žiadnu inú súčasnú chemoterapiu. A tak zvedavosť, vytrvalosť, šťastie (a veľa peňazí na výskum) pomáhajú zachraňovať to najcennejšie – ľudský život.

Autor je chemik.
Ak ste našli chybu, napíšte na web@tyzden.sk.
.diskusia
.posledné
.neprehliadnite