Inovovat diagnostiku a terapii rakoviny prostřednictvím vývoje cílených malých molekul a mimetik protilátek, které zvyšují zapojení imunitního systému a zlepšují výsledky pacientů. Taková je mise výzkumné skupiny Jana Konvalinky Proteázy lidských patogenů, která působí v Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR (ÚOCHB) a kterou v NÚVR zastupuje Tereza Ormsby. Zdejší tým mj. vyvinul vysoce citlivou metodu pro high-throughput testování velkého množství sloučenin (DIANA) nebo syntetická mimetika protilátek, tzv. iBodies, vytvořená připojením ligandů k biokompatibilním polymerům.
-
Jakým směrem se dnes ubírá výzkum malých syntetických molekul a jejich potenciál v diagnostice či léčbě rakoviny?
Odpověď na tuto otázku by vydala na celou přednášku, ale zkusím vypíchnout jen pár nejdůležitějších věcí. Vývoj malých molekul je samozřejmě primárně motivován snahou vyřešit limity současné léčby. Je tedy cílem obejít rezistenci, vyvinout látku s menšími vedlejšími účinky a lepším léčebným oknem. Ze zajímavých novinek posledních let bych upozornila na tzv. PROTAC, který umí specificky a cíleně způsobit zničení – doslova snězení – proteinu způsobujícího určitou nemoc. Klasicky se vývoj malých molekul soustředí na nalezení nových inhibitorů, které zablokují činnost konkrétního proteinu. PROTAC ale funguje jinak, protože daný protein jakoby vymaže.
Dále je snahou vyvinout malé molekuly, které budou schopny cílit imunitní systém a aktivovat ho k tomu, aby zničil nádorové buňky. Za zmínku určitě stojí i vývoj látek regulujících čtení, přepis a realizaci genetické informace – to znamená epigenetické mechanismy. Pokroků je dosahováno i v diagnostice, kde se mj. vyvíjejí nejrůznější cílená radiofarmaka. To jsou malé molekuly schopné se vázat na konkrétní protein, ke kterým je připojena radioaktivní značka. Některé fungují pouze pro zobrazení, tedy diagnostiku, jiné ale mají i léčebné efekty – například známé Pluvicto vyvinuté Martinou Benešovou z německého DKFZ a využívané pro léčbu rakoviny prostaty.
-
Na které z oblastí využití nízkomolekulárních ligandů se zaměřuje vaše výzkumná skupina?
My se věnujeme především jejich využití v léčbě a diagnostice nádorových onemocnění, zabýváme se ale i použitím u zánětlivých a infekčních onemocněních.
-
Vyvinuli jste mj. nový chemicko-biologický nástroj DIANA – co je jeho podstatou a kde najde své hlavní uplatnění?
DIANA využívá ligand, často inhibitor, který je navázán na oligonukleotid. Ligand se pak naváže na daný protein a pomocí qPCR se změří množství navázaného ligandu. Tato metoda má dvě hlavní oblasti použití. První je detekce konkrétního proteinu, kdy je například možné zjistit jeho množství v krvi, druhou je pak hledání nových látek, které se vážou a blokují aktivitu daného proteinu. DIANA je vysoce citlivá a umožňuje testování s vysokou propustností (high-throughput), takže lze rychle otestovat velké množství látek či vzorků. Nedávno jsme publikovali práci zaměřenou na DIANA stanovení pro nádorový antigen FAP – fibroblastový aktivační protein.
-
Druhým nástrojem pocházejícím z vaší „dílny“ jsou syntetická mimetika protilátek, tzv. iBodies, vytvořená připojením ligandů k biokompatibilním polymerům. V čem spočívají jejich výhody a jaké možnosti poskytují?
iBodies vyvíjíme ve spolupráci s kolegy ze skupiny Tomáše Etrycha z ÚMCH AV ČR. Jedná se o tzv. HPMA polymery, na které jsou navázány ligandy, jež polymeru udělují specifické funkce. Stěžejní součástí je malá molekula, která cílí polymer na specifické buňky, dává mu pomyslnou adresu tím, že se váže na konkrétní protein na povrchu buňky. Důležité je, že jedna molekula polymeru může obsahovat několik molekul ligandu – třeba klidně deset. To často způsobí, že iBodies mají lepší vazebné schopnosti než samotná malá molekula. Polymer je sám o sobě dobře rozpustný ve vodě, takže může zlepšit rozpustnost malé molekuly.
Kromě cílící malé molekuly však můžeme na polymer navázat i další látky, které mu přidávají nové schopnosti. Polymer třeba může obsahovat fluorescenční značku, která umožní vizualizovat označené buňky. Dále testujeme tzv. cytotoxické polymery obsahující látku, jež způsobí buněčnou smrt. S jejich využitím jsme třeba schopni eliminovat některé leukemické buňky. S iBodies ale zkoušíme i další věci, například hledání neznámého cíle (proteinu). Jedná se o případy, kdy vidíme efekt určité látky, ale neznáme mechanismus jejího fungování. Látku navážeme na iBodies nesoucí značku, která nám umožní polymer izolovat. Tento polymer pak přidáme k buňkám a pokud vše probíhá, jak má, jsme schopni neznámý protein vyizolovat.
iBodies jsou tedy vlastně syntetické náhražky – mimetika – protilátek. Jejich výhodou je snadná příprava, nízká cena a stabilita. Je díky nim možné regulovat množství navázaných ligandů, a tím měnit vlastnosti polymeru. HPMA polymer je biokompatibilní, dobře tolerovatelný a sám o sobě nezpůsobuje imunitní reakci.
-
Malé molekuly evidentně představují velké výzkumné příležitosti. Na co byste se chtěli ve své výzkumné skupině zaměřit dále?
Hodně se zabýváme cílením proteinu FAP, který je zajímavý tím, že se objevuje na buňkách podporujících růst nádoru – na tzv. fibroblastech asociovaných s nádorem –, ale nikoli v okolí zdravých buněk. Proti tomuto proteinu jsme vyvinuli velmi účinné inhibitory, ze kterých se teď snažíme připravit radiofarmaka. Dále ve spolupráci se skupinou Michala Hocka z ÚOCHB pracujeme na inhibitorech cílících enzym CD73, který také hraje důležitou roli v rozvoji rakoviny.
-
Může být pro vědce chemika v ČR prestižnější příležitost než pracovat v ÚOCHB?
Náš ústav je v Česku nepochybně unikátní svou úspěšnou historií a zázemím. Nicméně ve světě existuje mnoho prestižních univerzit a výzkumných ústavů, které svou pověstí ÚOCHB předčí. Troufám si ale říct, že spoustu věcí děláme dobře a že zde máme podnětné místo pro vědecké bádání.
-
Je ve vašem výzkumu oblast, pro jejíž rozvoj je obzvláště přínosné zapojení do konsorcia NÚVR?
Pro naši práci jsou stěžejní spolupráce s dalšími pracovišti, která mají jiné zázemí a mohou nás doplnit – a my zase je. Některé z těchto spoluprací bychom navazovali i bez NÚVR, ale možná by se to nakonec nepodařilo, protože bychom na to neměli dostatek finančních prostředků. NÚVR je v podpoře unikátní a bude těžké ho nahradit, pokud by neměl dále pokračovat. Zároveň nám umožnil zvýšit povědomí o tom, kdo a co v českém onkologickém výzkumu dělá.
-
Vaše výzkumná skupina je multidisciplinární. Jaké specializace se sešly pod jejími křídly? A funguje vám vzájemná „chemie“ i uvnitř týmu?
Především je pro nás kritická spolupráce mezi chemiky, a to včetně kolegů z ÚMCH, kteří „vaří“ různé látky, a biochemiky, kteří je testují. Bez této spolupráce bychom se neobešli. Mezi biochemiky pak máme celou řadu specializací – od strukturních biologů přes enzymology až po imunology. Myslím si, že chemie uvnitř týmu nám funguje a snažíme si vzájemně pomáhat, což je důležité.
-
Mimochodem, kudy vedla vaše cesta k chemii? Měla jste z ní na základní a střední škole samé jedničky? Nebo bylo něco, co vám nešlo? :)
Možná bych měla na začátku říct, že se za chemika moc nepovažuji, vystudovala jsem biochemii na Přírodovědecké fakultě UK. Nicméně můj táta byl chemik a máma chemická laborantka, všichni moji sourozenci a jejich partneři studovali buď medicínu, nebo přírodní vědy, takže mě hodně formovalo rodinné prostředí. Můj přirozený zájem o tyto obory se proto setkával s pochopením a sourozenci nebo táta mi vysvětlovali, jak věci fungují. Učila jsem se dobře, i když samé jedničky jsem už na gymplu nemívala. Z chemie jsem třeba přinesla i trojku na vysvědčení. Řekla bych, že to byla moje největší pubertální vzpoura! ☺ Nikdy mi nešla fyzika. Když se mám učit něco z fyziky, nebo třeba čtu odpovědi na fyzikální otázky pro Zeptej se vědce, mám pocit totálního mozkového zatmění. Třeba mi i dává smysl, co se tam píše, ale nejsem schopna to svými slovy vyprávět. Těším se, až bude mít syn ve škole fyziku, že se to snad konečně naučím. Rozhodnutí jít dělat vědu pak zpečetila moje účast ve Středoškolské odborné činnosti (SOČ), kde jsem zjistila, že mě prostě baví pracovat v laborce.
-
Stála jste u zrodu internetového projektu Zeptej se vědce. Proč? Co vám v dosavadním stylu komunikace vědy směrem k široké veřejnosti u nás chybělo, popř. co jste považovala za zavádějící či vyloženě škodlivé?
Vzešlo to z toho, že se nám nelíbilo, jak vypadá veřejná debata během covidu. Nejrůznější „odborníci“ vypouštěli do veřejného prostoru svoje názory a vydávali je za absolutní pravdu, jejich odbornost přitom často neodpovídala tomu, k čemu se vyjadřovali. Během covidu také vyšlo najevo, že společnost nerozumí tomu, jak věda funguje, a že má jiná očekávání, takže logicky následuje zklamání a frustrace, když tato očekávání nejsou naplněna. Zároveň bylo evidentní, že je mezi lidmi hlad po ověřených informacích.
Zavádějící mi často přišla – a stále přijde – debata o očkování, kdy proti sobě média postaví jednoho odpůrce a jednoho příznivce. Pak to vypadá, že množství příznivců a odpůrců je ve vědecké komunitě stejné. To ale zdaleka neodpovídá skutečnosti. Škodlivé byly také nejrůznější rady typu pijte Savo nebo debata okolo použití ivermektinu. Můj šéf, profesor Konvalinka, vždy říká, že bláboly zabíjí – a s tím musím jedině souhlasit.
-
Máte pracovní zkušenosti s vědou mj. z USA – jsou tam v komunikaci vědeckých výsledků a popularizaci vědy obecně v něčem dále, lepší?
Abych se přiznala, v době mého působení ve Spojených státech jsem tomu nevěnovala moc pozornost a nedokážu srovnat tehdejší situaci tam a u nás. V USA jsou ale určitě dále v tom, že existují studijní programy zaměřené přímo na komunikaci vědy. Pamatuji si také, jak mě překvapilo, že jsem do žádosti o grant musela napsat i abstrakt pro širokou veřejnost. To jsem do té doby nikde dělat nemusela. Byla jsem z toho dost vykolejená a moc mi to nešlo. Teď už je to běžnější.
-
V čem by se od Američanů české vědkyně či vědci mohli učit?
Američané se nebojí cílit vysoko, přijít s velkými nápady. Myslím si, že absence vykací formy v komunikaci pomáhá tomu, že šéfové nestojí na tak vysokých piedestalech. V Česku navíc existuje úplně nesmyslná a zatěžující administrativa týkající se různých evaluací grantů, nesmyslný důraz na plnění počtu publikací a podobně. Obecně mám ale pocit, že se tady situace hodně mění k lepšímu. Bohužel, nová americká administrativa teď způsobuje v americké vědě takový chaos a nejistotu, že se karty možná obrátí.
-
Na kterou nejzapeklitější otázku jste v rámci projektu Zeptej se vědce odpovídala? A kde hledáte odpovědi na otázky, na které odpovědi neznáte?
Asi nejčastějším důvodem toho, že nejsme schopni některou otázku zodpovědět, je absence vědce, který by měl v danou chvíli kapacitu odpověď sepsat a blížil se svou odborností danému tématu. Obávám se, že nedokážu objektivně zodpovědět, který dotaz byl nejzapeklitější, protože mám jasný bias vůči určitým tématům. Fyzikální dotazy nebo něco hodně technického mi připadá složité, zatímco věci z biologických oborů jsou mi bližší.
Pokud neexistuje literatura, která by nám pomohla na otázku odpovědět, vyjádříme svůj odborný názor a vysvětlíme, na čem se zakládá. Zároveň vždy jasně říkáme, že se jedná o náš osobní pohled. Už se nám ale stalo, že jsme dokonce sáhli k experimentu. Na dotazu „proč malé těstoviny zalézají do velkých“ naši vědci nádherně ukázali, jak funguje vědecké bádání, kdy neznáme odpověď a literatura neexistuje. Takže kolegové formulovali hypotézy a pak je ověřovali experimentem.
-
Kterého vědce a na co byste se chtěla zeptat vy sama?
Asi by mě nejvíc zajímaly otázky kolem vzniku života či vesmíru vůbec. Když jsem byla malá, tyto otázky mě hrozně trápily. Kde jsem se vzala? Proč tu jsem zrovna já? Proč se z těch miliónů možností zrovna tohle konkrétní vajíčko a tahle konkrétní spermie spojily, aby vytvořily mě? Kdyby byla nějaká jiná spermie rychlejší, tak bych tu nebyla já, ale někdo úplně jiný. Děsila mě strašná náhoda celé této události. Pak mě znejišťovalo, že nevíme, kde se vůbec vzal vesmír a co bylo před ním.
Samozřejmě, že dnes už o tom přemýšlím jinak – spíš než strach je v tom čistě zvídavost. Kdybych mohla úplně snít a mít možnost si popovídat se Stephenem Hawkingem, byla by to pecka! Asi bych ničemu nerozuměla, ale věřím, že by to byl nezapomenutelný zážitek.
