Zahlavi

Objev českých vědců může napomoci lepšímu transportu léčiv do buněk

Objev českých vědců může napomoci lepšímu transportu léčiv do buněk

Thu Nov 08 16:09:50 CET 2018

Snadná doprava léčiv přímo do buněk je jedním z velkých cílů farmaceutického průmyslu. Procesům, které probíhají v buněčné membráně a jsou zodpovědné za transport látek do buňky a z buňky, přitom na detailní molekulární úrovni stále z velké části nerozumíme. Vědecký tým Pavla Jungwirtha z Ústavu organické chemie a biochemie (ÚOCHB) AV ČR ve spolupráci s kolegy z ČR a Německa nyní objevil doposud neznámý mechanismus, jak se mohou do buněk dostat krátké peptidy, které by mohly sloužit jako nosiče molekul léčiv.

Schopnost krátkých, kladně nabitých peptidů pronikat do buněk byla poprvé pozorována při studiu HIV a dnes se začíná využívat k transportu léčiv do buněk. Doposud se ale využívalo toho, že k transportu dochází primárně formou tzv. vezikulárního transportu, tedy prostřednictvím transportního váčku (vezikuly) oddělujícího se z buněčné membrány a obepínajícího přepravovanou látku. Ta se po transportu do buňky musí z váčku opět uvolnit, což může představovat technickou komplikaci pro efektivní dopravu léčiva. Je ale známo, že peptidy se mohou do buněk dostávat i pasivně, tedy bez energetické asistence ze strany buňky. Přesný mechanismus však až dosud popsán nebyl.

Vědci pod vedením Pavla Jungwirtha nyní pomocí fluorescenční a elektronové mikroskopie v kombinaci s počítačovými molekulovými simulacemi odhalili dosud nepopsaný pasivní mechanismus dopravy kladně nabitých peptidů do buňky. Ten je založený na rozdvojení (bifurkaci) a následném splynutí (fúzi) membrán vyvolaném samotnými transportovanými peptidy (viz obrázek). Vědci tak ukázali, že proces pasivního přenosu nabitých peptidů do buněk a obecně známý proces membránové fúze, vyvolávané například vápenatými ionty v neuronech při přenosu nervového signálu, mají společný mechanistický základ – jsou to obrazně řečeno dvě strany téže mince.

Rozdvojení buněčné membrány zachycené elektronovým mikroskopem a molekulové schéma procesu

„O praktickém využití tohoto objevu lze zatím jen spekulovat,“ uvedl Pavel Jungwirth. „Pokud se ale nově objevený mechanismus prokáže jako dostatečně robustní, dalo by se v budoucnu uvažovat o možnosti pasivního transportu molekul léčiv do buněk bez potřeby následně je uvolňovat z vezikul, které při tomto procesu prostě nevznikají,“ dodal Jungwirth.

Výsledky výzkumu publikoval prestižní mezinárodní vědecký časopis PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA). Článek PNAS (v angličtině) najdete zde, prohlédnout si můžete také animace rozdvojení buněčné membrány a splynutí buněčné membrány.

Skupina Pavla Jungwirtha se dlouhodobě zaměřuje na odhalování zákonitostí molekulových procesů probíhajících v buněčné membráně, které nám jsou dosud z velké části neznámé. Lepší porozumění základním dějům probíhajícím v membránách buněk našeho těla postupně otevírá nové možnosti kontrolování těchto procesů a potenciálně i efektivnější způsoby dopravy molekul léčiva na místo účinku.

Související články:

Předsedkyně Akademie věd si prohlédla Ústav organické chemie a biochemie

Průlom ve studiu elektromechanického chování molekul

Připravil: Ústav organické chemie a biochemie AV ČR ve spolupráci s Odborem mediální komunikace Kanceláře AV ČR
Foto: Ústav organické chemie a biochemie AV ČR