Leden 2004

Zlatou municí proti nádorům. Nanotechnologie dávají novou naději na průlom v boji s rakovinou

Jaroslav Petr

Nanotechnologie dávají novou naději na průlom v boji s rakovinou

Donedávna nabíjeli zlaté nuggety do pušek jen šílení zlatokopové z povídek Jacka Londona či Jamese Olivera Curwooda. Teď mají románoví podivíni následovníky. V laboratořích Rice University v americkém Houstonu míří Jennifer Westová na mikroskopické nebezpečné dravce zlatou municí nepatrných kalibrů. Ničí nádorové buňky křemennými kuličkami o průměru pouhých 100 nanometrů potaženými 10 nanometrů silnou vrstvičkou zlata. Projektily zatím ničí nádory pouze pokusným myším. Přesto je nová technika vítána s nadějí.

Nažhavené nanostřely

Nanomunice je sama o sobě naprosto neškodná. Pokusná myš jí může nosit v těle vydatnou porci bez jakýchkoli následků. To vše platí jen do okamžiku, než na povrch pozlacené nanokuličky dopadne záření laseru. V té chvíli se kuličky prudce rozpálí a sežehnou své nejbližší okolí. Buňky ohřáté nažhavenou nanomunicí alespoň na 55 stupňů Celsia neodvratně hynou.

První testy proběhly v laboratorních podmínkách. Jennifer Westová smísila buňky nádoru prsu s nanokuličkami a krátce je osvítila laserem. Zuřivě bující buňky vzestup teploty zahubil. Nepřežila ani jediná. Se zatajeným dechem se bioložka rozhodla odzkoušet stejný postup na nádorech v těle pokusných myší. I tady neobvyklá pozlacená munice po osvícení laserem zabrala s nebývalou razancí. Nádor zmizel a myši žily ještě dlouho poté, co je měla rakovina poslat na věčnost.

Úžasnou schopnost měnit vlnění laseru na teplo zajistí nanokuličkám odpovídající tloušťka vodivé zlaté slupky. Vrstvička zlata rezonuje s vlněním laseru a chová se podobně jako zvon, jenž se rozezní rezonancí se zvukem správné výšky. Vědci tak mohou naladit nanokuličky na různé barvy (vlnové délky) laseru. Pro zásahy uvnitř těla se nejvíce hodí lasery s vlnovou délkou kolem 820 nanometrů, protože v tkáních živočicha nenarážejí prakticky na žádný odpor a pronikají do potřebné hloubky. Při absenci nanokuliček ohřeje laser živé tkáně v těle nejvýš o 10 stupňů Celsia. Jakmile však narazí paprsek laseru na mikroskopické zlaté broky, vyvolá v nich během pouhých pěti minut čtyřnásobně vyšší vzestup teploty. Ohřáté buňky hynou poté, co se v jejich stěnách otevřou teplem velké díry a těmi se nahrne záplava nejrůznějších látek z okolí.

Zasáhnout metastázy

Jedinečné vlastnosti předurčují nanomunici k všestrannému využití. V humánní medicíně se již testuje možnost vpravit nanokuličky do okrajů ran a ty pak působením laseru „svařit“ k sobě. Stejný postup se osvědčuje pro „navaření“ cév, jež mají zajistit obchvat místa, kde se pacientova vlastní životně důležitá céva ucpala. Naděje svítá i pro diabetiky trpící ztrátou zraku v důsledku nežádoucího prorůstání krevních vlásečnic do sítnice oka. Závoj krevních kapilár stínící světločivné buňky sítnice by jim sežehly nanokuličky ozářené laserem. Stejně slibné jsou vyhlídky na zničení některých nádorů sežehnutím husté sítě kapilár zajišťujících přísun živin pro zběsile se množící rakovinné buňky. Po odříznutí zásobovacích cest nádor strádá a nakonec – lapidárně řečeno – hyne hladem.

Ale ani tepelná likvidace nádorových buněk zatím neřekla poslední slovo. Tým Westové ve spolupráci s firmou Nanospectra Biosciences celý postup ještě vylepšil a naučil nanomunici, aby se sama naváděla na cíl. Na zlatý povrch nalepili vědci protilátky, jež se vážou na vybranou bílkovinu typickou jen pro povrch rakovinných buněk. Na bludné pouti tělem nanokuličky obalené protilátkou nevšímavě míjejí všechny zdravé buňky a uchytí se jen v nádoru, jehož bílkoviny jim nabízejí vhodné kotviště. Vylepšené mikroskopické broky se po vstříknutí do krve rozejdou na všechny strany, aby si „daly sraz“ v nádorech. Proniknou i do těch nejodlehlejších koutů a nejdůkladnějších skrýší rakovinných buněk a po osvícení těla laserem své hostitelky nevybíravě zahubí.

Právě metastázy komplikují léčbu mnoha typů rakoviny. Vznikají z buněk oddělených z mateřského nádoru a toulajících se krevním řečištěm. Nádoroví tuláci se mohou uchýlit na řadu nových míst, kde vyčkávají jako časovaná bomba i roky poté, co lékaři mateřský nádor odstranili. S jejich probuzením se zhoubná nemoc opět navrací. Samonaváděcí nanokuličky by vymetly metastázy z pacientova těla jednou provždy. „Věříme, že budeme schopni zasáhnout i velmi malé metastázy, které zatím ani neumíme v těle pacienta odhalit,“ říká Jennifer Westová.

Časované nálože

Slibné výsledky testů na myších přiměly firmu Nanospectra Biosciences k podání žádosti o povolení klinických zkoušek na lidských pacientech. Zatím se čeká na rozhodnutí amerického Úřadu pro potraviny a léčiva, který má v USA v těchto otázkách rozhodující slovo. Pokud vše dobře dopadne, měli by jako první těžit z výhod nové metody léčby pacienti postižení některými typy rakoviny plic.

Jennifer Westová je přesvědčena, že v budoucnu najdou pozlacené nanokuličky využití i při preventivních zákrocích. Mohly by být například podávány lidem, které dědičné sklony vystavují zvýšenému riziku nádorových onemocnění. Ti by se v pravidelných intervalech podrobovali jinak zcela neškodnému ozáření laserem, které by v samém zárodku zničilo všechny vznikající nádory.

Nanokuličky jsou zatím v léčbě rakoviny novinkou. Taktika propašovat do nádoru „časovanou bombu“ ale nová není. Na stejném principu funguje tzv. léčba genem, neboli genová terapie. Při ní se do nádoru vpraví gen pro tvorbu enzymu měnícího neškodnou látku na smrtící toxin. Gen zajistí produkci enzymu v nádorových buňkách a ty se pak jedem vyrobeným z podaného léku samy otráví. Zdravé buňky tento gen nevlastní. Lék jimi proto prochází bez nejmenších následků.

Britští vědci s úspěchem odzkoušeli pro pašování smrtících genů do nádorů i geneticky upravené půdní bakterie z rodu Clostridium, které vyžadují k životu snížené koncentrace kyslíku. Zběsile rostoucí nádory nabité intenzivně dýchajícími buňkami takové prostředí nabízejí. Bakterie se v nich hromadí a působí tu jako mikroskopické továrny proměňující neškodnou molekulu léku na prudký toxin.

Dobré zprávy z Houstonu je na místě vítat i s přiměřenou dávkou zdravé skepse. Zatím není jasné, jak se postup osvědčí u lidí. Lékaři mají smutnou zkušenost, že nejedna metoda boje s rakovinou slavící triumfy při pokusech na myších u lidských pacientů totálně selhala. Zázračným všelékem tedy nanokuličky určitě nejsou, velkým příslibem však zcela jistě ano.

(Respekt)

Nanotechnologie dávají novou naději na průlom v boji s rakovinou

Jaroslav Petr

Donedávna nabíjeli zlaté nuggety do pušek jen šílení zlatokopové z povídek Jacka Londona či Jamese Olivera Curwooda. Teď mají románoví podivíni následovníky. V laboratořích Rice University v americkém Houstonu míří Jennifer Westová na mikroskopické nebezpečné dravce zlatou municí nepatrných kalibrů. Ničí nádorové buňky křemennými kuličkami o průměru pouhých 100 nanometrů potaženými 10 nanometrů silnou vrstvičkou zlata. Projektily zatím ničí nádory pouze pokusným myším. Přesto je nová technika vítána s nadějí.

Nažhavené nanostřely

Nanomunice je sama o sobě naprosto neškodná. Pokusná myš jí může nosit v těle vydatnou porci bez jakýchkoli následků. To vše platí jen do okamžiku, než na povrch pozlacené nanokuličky dopadne záření laseru. V té chvíli se kuličky prudce rozpálí a sežehnou své nejbližší okolí. Buňky ohřáté nažhavenou nanomunicí alespoň na 55 stupňů Celsia neodvratně hynou.

První testy proběhly v laboratorních podmínkách. Jennifer Westová smísila buňky nádoru prsu s nanokuličkami a krátce je osvítila laserem. Zuřivě bující buňky vzestup teploty zahubil. Nepřežila ani jediná. Se zatajeným dechem se bioložka rozhodla odzkoušet stejný postup na nádorech v těle pokusných myší. I tady neobvyklá pozlacená munice po osvícení laserem zabrala s nebývalou razancí. Nádor zmizel a myši žily ještě dlouho poté, co je měla rakovina poslat na věčnost.

Úžasnou schopnost měnit vlnění laseru na teplo zajistí nanokuličkám odpovídající tloušťka vodivé zlaté slupky. Vrstvička zlata rezonuje s vlněním laseru a chová se podobně jako zvon, jenž se rozezní rezonancí se zvukem správné výšky. Vědci tak mohou naladit nanokuličky na různé barvy (vlnové délky) laseru. Pro zásahy uvnitř těla se nejvíce hodí lasery s vlnovou délkou kolem 820 nanometrů, protože v tkáních živočicha nenarážejí prakticky na žádný odpor a pronikají do potřebné hloubky. Při absenci nanokuliček ohřeje laser živé tkáně v těle nejvýš o 10 stupňů Celsia. Jakmile však narazí paprsek laseru na mikroskopické zlaté broky, vyvolá v nich během pouhých pěti minut čtyřnásobně vyšší vzestup teploty. Ohřáté buňky hynou poté, co se v jejich stěnách otevřou teplem velké díry a těmi se nahrne záplava nejrůznějších látek z okolí.

Zasáhnout metastázy

Jedinečné vlastnosti předurčují nanomunici k všestrannému využití. V humánní medicíně se již testuje možnost vpravit nanokuličky do okrajů ran a ty pak působením laseru „svařit“ k sobě. Stejný postup se osvědčuje pro „navaření“ cév, jež mají zajistit obchvat místa, kde se pacientova vlastní životně důležitá céva ucpala. Naděje svítá i pro diabetiky trpící ztrátou zraku v důsledku nežádoucího prorůstání krevních vlásečnic do sítnice oka. Závoj krevních kapilár stínící světločivné buňky sítnice by jim sežehly nanokuličky ozářené laserem. Stejně slibné jsou vyhlídky na zničení některých nádorů sežehnutím husté sítě kapilár zajišťujících přísun živin pro zběsile se množící rakovinné buňky. Po odříznutí zásobovacích cest nádor strádá a nakonec – lapidárně řečeno – hyne hladem.

Ale ani tepelná likvidace nádorových buněk zatím neřekla poslední slovo. Tým Westové ve spolupráci s firmou Nanospectra Biosciences celý postup ještě vylepšil a naučil nanomunici, aby se sama naváděla na cíl. Na zlatý povrch nalepili vědci protilátky, jež se vážou na vybranou bílkovinu typickou jen pro povrch rakovinných buněk. Na bludné pouti tělem nanokuličky obalené protilátkou nevšímavě míjejí všechny zdravé buňky a uchytí se jen v nádoru, jehož bílkoviny jim nabízejí vhodné kotviště. Vylepšené mikroskopické broky se po vstříknutí do krve rozejdou na všechny strany, aby si „daly sraz“ v nádorech. Proniknou i do těch nejodlehlejších koutů a nejdůkladnějších skrýší rakovinných buněk a po osvícení těla laserem své hostitelky nevybíravě zahubí.

Právě metastázy komplikují léčbu mnoha typů rakoviny. Vznikají z buněk oddělených z mateřského nádoru a toulajících se krevním řečištěm. Nádoroví tuláci se mohou uchýlit na řadu nových míst, kde vyčkávají jako časovaná bomba i roky poté, co lékaři mateřský nádor odstranili. S jejich probuzením se zhoubná nemoc opět navrací. Samonaváděcí nanokuličky by vymetly metastázy z pacientova těla jednou provždy. „Věříme, že budeme schopni zasáhnout i velmi malé metastázy, které zatím ani neumíme v těle pacienta odhalit,“ říká Jennifer Westová.

Časované nálože

Slibné výsledky testů na myších přiměly firmu Nanospectra Biosciences k podání žádosti o povolení klinických zkoušek na lidských pacientech. Zatím se čeká na rozhodnutí amerického Úřadu pro potraviny a léčiva, který má v USA v těchto otázkách rozhodující slovo. Pokud vše dobře dopadne, měli by jako první těžit z výhod nové metody léčby pacienti postižení některými typy rakoviny plic.

Jennifer Westová je přesvědčena, že v budoucnu najdou pozlacené nanokuličky využití i při preventivních zákrocích. Mohly by být například podávány lidem, které dědičné sklony vystavují zvýšenému riziku nádorových onemocnění. Ti by se v pravidelných intervalech podrobovali jinak zcela neškodnému ozáření laserem, které by v samém zárodku zničilo všechny vznikající nádory.

Nanokuličky jsou zatím v léčbě rakoviny novinkou. Taktika propašovat do nádoru „časovanou bombu“ ale nová není. Na stejném principu funguje tzv. léčba genem, neboli genová terapie. Při ní se do nádoru vpraví gen pro tvorbu enzymu měnícího neškodnou látku na smrtící toxin. Gen zajistí produkci enzymu v nádorových buňkách a ty se pak jedem vyrobeným z podaného léku samy otráví. Zdravé buňky tento gen nevlastní. Lék jimi proto prochází bez nejmenších následků.

Britští vědci s úspěchem odzkoušeli pro pašování smrtících genů do nádorů i geneticky upravené půdní bakterie z rodu Clostridium, které vyžadují k životu snížené koncentrace kyslíku. Zběsile rostoucí nádory nabité intenzivně dýchajícími buňkami takové prostředí nabízejí. Bakterie se v nich hromadí a působí tu jako mikroskopické továrny proměňující neškodnou molekulu léku na prudký toxin.

Dobré zprávy z Houstonu je na místě vítat i s přiměřenou dávkou zdravé skepse. Zatím není jasné, jak se postup osvědčí u lidí. Lékaři mají smutnou zkušenost, že nejedna metoda boje s rakovinou slavící triumfy při pokusech na myších u lidských pacientů totálně selhala. Zázračným všelékem tedy nanokuličky určitě nejsou, velkým příslibem však zcela jistě ano.

(Respekt)