Hledání nových antimalarik

Plasmodium je nejnebezpečnějším parazitem na naší planetě. Z celkem asi 150 druhů plasmodií mohou čtyři typy tohoto nenápadného zákeřného organismu napadat člověka a způsobovat u něj závažné onemocnění – malárii. Nejrozšířenější a také nejnebezpečnější je Plasmodium falciparum, které má na svědomí největší počet úmrtí, ale ani Plasmodium vivax není dobré podceňovat. Tento parazit je schopen dlouhodobě přežívat v játrech nakaženého jedince a příznaky malárie se tak mohou vracet i po mnoha letech. Zatímco P. falciparum se vyskytuje v tropických oblastech, Číně, Indii a přes Asii až ke Středozemnímu moři, s P. vivax se můžeme setkat hlavně na Nové Guinei a ve Střední a Jižní Americe.

Přesný počet zasažených lidí se velmi těžko určuje vzhledem k rozsáhlosti malarického pásma. Odhady uvádějí 300 až 500 milionů klinických případů malárie ročně a okolo milionu úmrtí. Nejohroženější skupinou jsou děti do pěti let, které dosud nemají vyzrálý imunitní systém.

Životní cyklus plasmodií je poměrně komplikovaný (Vesmír 73, 148, 1994/3). Parazity přenášejí samičky komára rodu Anopheles ve formě sporozoitů, které se krevním řečištěm dostávají do jaterních buněk, kde se namnoží. Odtud do krve pronikají parazité ve formě merozoitů a napadají červené krvinky (erytrocyty), které jsou hlavním místem jejich množení, a tedy i fází, na kterou je cílena většina antimalarik. Napadené krvinky praskají a do krve se dostávají parazité i veškeré odpadní látky z buněk, což se navenek projevuje v pravidelných intervalech typickými malarickými záchvaty (horečka, zimnice, pocení), může docházet i k neurologickým příznakům a poškození některých orgánů.

Kromě klasických opatření, jakými jsou například moskytiéry, insekticidy a repelenty, jsou antimalarika jedinou možností léčby i prevence, neboť přes intenzivní snahu mnoha vědeckých týmů se dosud nepodařilo vytvořit dostatečně účinnou vakcínu. Jako první byla proti příznakům malárie používána přírodní léčiva objevená náhodou, například kůra chininovníku. Samotná účinná látka – chinin – byla identifikována až v roce 1820 a její struktura inspirovala celou řadu dalších antimalarik. Dalším podobným příkladem je artemisinin izolovaný z listů pelyňku používaného v tradiční čínské medicíně. Přestože dnes existuje značný počet antimalarik, dochází k rychlému šíření rezistence.

Naštěstí při hledání nových látek už nemusíme spoléhat jen na náhodu. Máme relativně velké množství informací o genomu a metabolismu parazitů a na výzkumu nových antimalarik pracují vědecké týmy po celém světě. Abychom objevili nový typ látek s novým mechanismem účinku, je třeba hledat taková místa, kde se metabolismus parazita a jeho hostitele výrazně liší. Jednou takovou možností je způsob, jakým organismus získává purinové báze nezbytné pro syntézu nukleotidů, stavebních jednotek nukleových kyselin. Zatímco savci (a tedy i my) umějí stavět puriny z malých molekul, plasmodia tak šikovná nejsou. Jsou při získávání těchto nukleobazí zcela odkázána na svého hostitele a tzv. záchranný mechanismus purinů. Klíčovou roli tady hraje enzym hypoxanthin-guanin-xanthin fosforibosyltransferáza (obr. 1, HGXPRT). Kdybychom dokázali tento enzym selektivně zablokovat, parazité by se nebyli schopni dále množit.

K zablokování (inhibici) enzymu se dá často použít látka, která svou strukturou připomíná molekuly, s nimiž enzym běžně pracuje. Enzym si takovou látku „splete“ a ta se pevně zachytí v jeho aktivním místě a nedovolí mu dále správně fungovat. V případě našeho enzymu – HGXPRT – by takovým inhibitorem mohl být analog nukleotidu, který při enzymové reakci normálně vzniká. Acyklické nukleosidfosfonáty (ANP) svou strukturou připomínají přirozené nukleotidy (stavební jednotky nukleových kyselin), ale jsou mnohem ohebnější a také odolnější (obr. 2). Svoje místo na slunci si tento typ sloučenin už vydobyl v oblasti protivirových látek. Acyklické nukleosidfosfonáty, připravené před lety v týmu profesora Antonína Holého, s úspěchem léčí po celém světě miliony lidí s infekcí HIV nebo žloutenkou typu B.

Kolegům z australské laboratoře Dr. Luka Guddata z Queenslandské univerzity v Brisbane se podařilo připravit enzym HGXPRT pro náš společný projekt a otestovali jsme více než 300 ANP derivátů. Ukázalo se, že tyto analogy nukleotidů velmi dobře „pasují“ do aktivního místa enzymu (obr. 3) a fungují jako jeho inhibitory. U několika látek jsme prokázali protiparazitickou aktivitu i přímo na plasmodiích kultivovaných v erytrocytové kultuře. Navíc některé typy molekul dovedou rozlišovat mezi parazitickým enzymem a podobným enzymem z lidských buněk a jsou poměrně netoxické. Splňují tedy tři základní předpoklady (účinek–selektivita–bezpečnost) pro úspěšný další vývoj léčiv. Doufáme, že se nám na základě získaných dat o vztahu mezi strukturou molekul a jejich inhibiční aktivitou podaří brzy navrhnout a připravit takové inhibitory, které budou perspektivní pro další vývoj antimalarik.