i

Aktuální číslo:

2018/12

Téma měsíce:

Jednotky SI

Nechci hrát druhé housle

 |  3. 12. 2018
 |  Vesmír 97, 714, 2018/12

„Aspoň jeden lék, který se dostane k lidem, to je můj cíl. Byť vím, že je velmi ambiciózní,“ říká Radim Nencka, který se zabývá medicinální chemií v Ústavu organické chemie a biochemie. Nedávno byl povýšen do seniorského stavu.

Na webových stránkách ústavu shrnuje cíle svého výzkumu: „Design a syntéza modifikovaných stavebních jednotek nukleových kyselin, které mohou být potenciálně účinné v léčbě celé řady závažných chorob virového i bakteriálního původu, nebo mít kancerostatické účinky.“

A dále: „Připravujeme rozsáhlé skupiny nových látek pro široké spektrum testování biologické aktivity, ale také cíleně vytvořené látky, zaměřené na konkrétní biologické cíle. Oba tyto přístupy již přinesly cenné výsledky, které slouží jako odrazový můstek pro náš další výzkum.“ Povězme si o nich.

Radim Nencka na podporu svého výzkumu získal řadu českých grantů i zahraniční prostředky. Část Nenckova výzkumu financuje například americká farmaceutická firma Gilead Sciences (ano, ta, která začala vyrábět legendární léky Antonína Holého proti HIV), která na ÚOCHB podporuje projekty v oblasti medicinální chemie.

Od počátku svého působení v tomto ústavu se Radim Nencka zaměřuje na výzkum a vývoj antivirotik, ale v současné době se vydal ještě dalším směrem: jeho skupina, jež nyní čítá dvanáct lidí, se zabývá i látkami, které by mohly ovlivnit Alzheimerovu chorobu a jiné neurodegenerativní nemoci. Co mají tyto výzkumy společného? „Vždy se zaměřujeme na projekty, které mají strukturní základ. Cílíme na proteiny a hledáme cesty, jak na ně navázat látky, které by utlumily nebo zvrátily jejich patologickou funkci. Ať už je to virový protein, který chceme zainhibovat, a tak zastavit jeho replikaci, nebo cílíme na protein přítomný v mozku, který způsobuje přenos Alzheimerovy choroby. I v tomto případě jeho inhibicí zamezíme dalšímu šíření nemoci na další neurony v mozku.“

Hovoříme-li konkrétně o virech, které Radima Nencku zajímají, pak je to například virus klíšťové encefalitidy nebo v poslední době tolik aktuální virus zika. „Vlastně jsme byli mezi prvními, kteří na virus zika ,naskočili‘. Byli jsme připraveni právě proto, že jsme pracovali na klíšťové encefalitidě.“ Oba viry totiž patří do stejné skupiny flavivirů.

Slovníček pojmů

RNA (DNA) viry – viry, které mají svou genetickou informaci uloženou v molekule RNA (DNA).

Flaviviry – skupina RNA virů, jejichž zástupci způsobují onemocnění, jako je žlutá zimnice, klíšťová encefalitida nebo horečka dengue.

Enteroviry – skupina RNA virů, do níž patří například virus dětské obrny, ale také viry, které způsobují mnoho dalších onemocnění, od běžného nachlazení po záněty srdce a mozku.

Nukleotidy – jsou základní stavební jednotky nukleových kyselin (RNA, DNA) složené z heterocyklické nukleobáze, cukerné části a fosfátu.

Nukleosidy – jsou vlastně nukleotidy bez fosfátové části, tedy jen cukerná část a nukleobáze.

Fosfonáty – jsou stabilní analogy fosfátů.

Cesta první: Jak zablokovat flaviviry

Flaviviry mají velmi jednoduchý genom, který se překládá jen do jednoho proteinu (a následně rozštěpí na další). Radim Nencka s kolegy se nejvíce zajímá právě o jednoduché +RNA viry, jejichž genom tvoří jediná RNA s pozitivní polaritou. Ale i pouhá RNA stačí – začne se okamžitě měnit v proteiny, a ty pak replikují virus. Nencka se u těchto virů zaměřuje na protein NS-5. A na dvě jeho části: metyltransferázu a RNA dependentní RNA polymerázu. Druhý z nich je pro viry nejdůležitějším enzymem, replikuje totiž virovou genetickou informaci. Metyltransferázu zase vir potřebuje pro obelhání napadeného organismu. „Jakmile se připraví nová RNA viru, metyltransferáza na něm vytvoří jakousi čepičku, díky níž si buňka napadeného organismu myslí, že je to normální mRNA, a začne z ní vytvářet proteiny, a ty následně replikují virus.“

Radimovi Nenckovi se ve spolupráci s doktorem Evženem Bouřou, který se věnuje krystalografii i enzymologii virů, podařilo enzym metyltransferázu z viru zika vykrystalizovat v komplexu s látkou sinefungin. „Teď se snažíme připravit další podobné látky, které by bránily replikaci viru.“

Také se dlouho věnoval takzvaným hostitelským faktorům, což jsou proteiny přítomné v našich buňkách. A viry je umí zneužít. Jednou z těchto bílkovin je lipidová kináza – fosfatidilinositol-4-kináza IIIβ (PI4KB). Viry z čeledi Pikornaviridae a Flaviviridae enzym PI4KB využívají k replikaci – fosforylují membránu uvnitř buněk, na membránu potom „nasedne“ polymeráza, až pak se může odehrát celá replikace. „Ten proces je strašně rychlý, virus je schopný během čtyř hodin kompletně přemodelovat membrány uvnitř našich buněk a připravit si reprodukční organely, na nichž probíhá samotná replikace. Když ale proces fosforylace zastavíme – pomocí našeho inhibitoru – zabráníme i replikaci virem napadených buněk,“ vysvětluje Nencka.

To je jeden z přístupů, který se snaží uplatnit ve výzkumu protivirových látek.

Cesta druhá: Co funguje na Ziku

Radim Nencka před časem s kolegy z Výzkumného ústavu veterinárního lékařství vedenými Danielem Růžkem připravil malou knihovnu látek, které měly potenciál inhibovat replikaci RNA flavivirů v buňkách. Knihovnu otestovali na virech klíšťové encefalitidy – a když se objevila podivná epidemie v Brazílii, tak i na viru zika. Díky této knihovně jako první na světě získali nukleosidové deriváty aktivní proti viru zika. Práce z té doby (v roce 2016 v Journal of Infectious Diseases, článek Nucleoside Inhibitors of Zika Virus) je dodnes hojně citovaná.

Nicméně vědci se s tím nespokojili. Opět ve spolupráci s kolegou Bouřou připravili funkční biologický test přímo na polymeráze viru zika. Jak funguje nukleosidový analog, který působí jako inhibitor replikace viru? Nukleosid se dostane do buňky, tam je aktivován tím, že se na něj navážou tři fosfáty. Přemění se na analog adenosintrifosfátu nebo guanosintrifosfátu nebo dalších nukleotidů, které umožňují v buňkách syntézu DNA či RNA (v tomto případě syntézu virové RNA). Nencka a kolegové připravili potřebné enzym viru zika. „To byl další krok potřebný k jejich přesnějšímu designování.“

Cesta třetí: Jak zastavit poškození neuronů

S Alzheimerovou chorobou je spojena přítomnost dvou patologických proteinů: beta-amyloidu a tau-proteinu. Vědci proto zkoumají, jak by bylo možné tvorbu těchto proteinů ovlivnit. Na druhý z nich se zaměřil i Radim Nencka, tentokrát ve spolupráci s kolegy z Johns Hopkins University. V lidském mozku jsou kromě neuronů přítomny i buňky zvané mikroglie, což jsou jacísi „čističi“, neboť pohlcují porouchané nebo rozpadlé neurony. Také však vytvářejí exozomy, malé váčky, jimiž jsou buňky schopny komunikovat a vylučovat některé látky do okolního prostředí.

V případě Alzheimerovy choroby tak také „nakazit“ další neurony tau-proteinem, v jiných případech umožňují třeba zvýšený průnik leukocytů do mozku, což vede k jeho poškození. Vznik exozomů „zabezpečuje“ enzym sfingomyelináza-2. Pokud by vědci našli látku schopnou jej inhibovat, zabránili by tak šíření tau-proteinu. Tuto teorii se snaží prokázat i Radim Nencka. „Poslední výsledky ukazují, že naše látky to v myších mozcích skutečně dokážou. Připravili jsme jich celou plejádu, více než 150. Je za tím obrovská práce, protože tady jsme se snažili o opravdovou medicinální chemii, to znamená najít léčivo, kde nezáleží jen na tom, jakým způsobem, jak silně se ta látka váže na proteinech a jakým způsobem se dostává do buněk, ale i jak je metabolizována v těle, zda a jak se dostane do mozku. Snažíme se připravovat i látky orálně dostupné.“

Nejnadějněji vypadá látka s názvem MS882, kterou připravil Nenckův kolega Michal Šála. „Ukázalo se, že je v myších aktivní a stabilní po dobu osmi hodin, že se dostává do mozku dokonce ve vyšší hladině, než potřebujeme, a opravdu inhibuje uvolňování exozomů. Z posledních testů je patrné, že se myši po podání této látky chovají jinak. Předpokládáme, že naše látky budou schopny zabraňovat šíření tau-proteinu, respektive poškozování neuronů touto cestou.

Proustův dotazník

Jak si představujete dokonalý okamžik? — Pro mě je jím chvíle s blízkými a přáteli, když mám pocit, že se všichni baví a jsou šťastní.

Kým byste chtěl být, kdybyste nebyl sám sebou? — Asi nikým konkrétním, spíš bych chtěl být něco, co Řekové nazývali kalokagathia, osoba, ve které se snoubí krása těla i ducha, i když vím, že k tomu mám osobně dost daleko.

Které ze svých vad se nemůžete zbavit? — Těch je tolik. Některých se zbavit nemůžu a některých ani nechci.

Která kniha nikdy nebude chybět ve vaší knihovně? — Z oboru March’s Advanced Organic Chemistry. Z beletrie Bohumil Hrabal – Obsluhoval jsem anglického krále a Jack London – Martin Eden. Ale je tam ještě spousta jiných knih a pevně věřím, že dlouho zůstane.

Kterou historickou postavu máte v největší oblibě? — Asi Nikolu Teslu.

Kdy se cítíte bezbranný? — Když se setkám s problémem, který se nedá vyřešit logickým myšlením.

Kdo vás nudí? — Lidé zbytečně žvanící o věcech, které se dají shrnout do jedné věty.

Máte doma něco, čeho byste se nikdy nezbavil? — Pokud se věcí týče, tak ne, ale spoustu živých tvorů.

Jakou první věc ráno uděláte, když vstanete? — Jdu pustit svého psa na zahradu.

Jaký titulek byste si rád přečetl na titulní straně novin? — Čech dostal Nobelovu cenu za…

Jakou největší chybu jste v životě udělal? — Nevím, ještě snad nejsem na konci svého života, tak ji třeba ještě udělám.

Čeho se nejvíc bojíte? — Že ztratím svoje blízké a přátele.

V co nevěříte? — Že stihnu pochopit všechno, co nechápu.

Při jaké příležitosti lžete? — Když mluvím o tom, jak sebevědomý jsem.

Jakou schopnost byste nejvíce chtěl mít? — Schopnost vyřešit jakýkoli problém.

Kde byste chtěl žít? — Tam, kde budu šťastný.

Cesta počáteční: za chemií

Radim Nencka prošel kdysi jako student tou nejlepší školou, byl totiž žákem Antonína Holého. Přitom původně chtěl být architektem nebo designérem.

Na střední škole si uvědomil, že není dostatečně talentovaný kreslíř, tak se rozhodl pro „molekulární design“. Vystudoval farmacii v Hradci Králové, vizi, že bude dělat vědu, v té době ještě rozhodně neměl. „Rozhodoval jsem se mezi farmacií a informatikou. Možná proto, že jsem z doktorské rodiny, byl první obor logickou volbou.“ Tady se poprvé setkal s pořádnou organickou chemií, ve 4. ročníku se věnoval už přímo chemii medicinální. V pátém ročníku odjel do Řecka, kde z nakročené cesty malinko odbočil – pracoval zde na své diplomové práci a ta se pohybovala spíš v oblasti fyzikální organické chemie. „Byla to poměrně zajímavá práce, při ní jsem se rozhodl, že vědecká kariéra je asi pro mne ten správný směr. Věda dává volnost myšlení, možnost dělat věci, které předtím nikdo neudělal, obrovskou svobodu.“

Mimochodem, když někomu řekl, že byl na stáži na Krétě, všichni si představovali nekonečnou „koupačku“. „Já tam ale byl v zimě, takže tam akorát pršelo. Každopádně nešlo dělat nic jiného než pracovat, chemii jsem se tak věnoval na plné obrátky.“ A také zde získal přátele na celý život.

Po návratu se rozhodl prohloubit studia organické chemie. Přihlásil se na Přírodovědeckou fakultu UK – a právě tehdy se dostal pod křídla Antonína Holého. Už u přijímacího pohovoru mu profesor Holý nabídl práci. „Doktorát jsem již dělal v jeho skupině pod doktorem Hubertem Hřebabeckým, tím pádem jsem se logicky začal zabývat nukleosidovými „analogy“. S Holého nejznámějšími látkami, acyklickými nukleosidy-fosfonáty, však Nencka pracoval jen velmi okrajově. Přímo fosfonáty se pak zabýval na dalším zahraničním pobytu v Belgii (i tam mu to propršelo).

V průběhu svého doktorátu syntetizoval nukleosidové analogy a nenukleosidové inhibitory thymidinfosforylázy. „Zhruba tady se začala rýsovat moje cesta ,objevování léků na základě struktury proteinů‘. Na tomto poli jsou dvě možnosti: Buď znáte protein a vycházíte z prací molekulárních biologů a jejich teorie, jakou funkci protein hraje, a vy chcete najít látku, která na něj působí. Nebo se naopak nejdříve podíváte na nějakou funkci či dysfunkci organismů a hledáte, který protein za to může. Já se snažím o první způsob, se znalostí struktury proteinu se snažíme navrhnout látky, které by se na něj uměly aktivně navázat.“

Nencka se orientuje, viz výše, na viry RNA. Látkami profesora Holého se dají léčit mnohé choroby, které způsobují viry DNA. Na viry RNA toho v té době, kdy Nencka začínal, moc nebylo. Ani v současné době to není o mnoho lepší. „Jediným velkým úspěchem je léčba hepatitidy typu C.“

Vraťme se ale k Belgii. Alespoň roční pobyt v zahraničí je podle Nencky pro vědce nezbytně nutný. Aby člověk stihl alespoň něco dokončit, publikovat alespoň jeden článek. „Chemie je časově velice náročná, takže i tak musí mít člověk štěstí nebo pracovat na skvělém projektu, aby za rok něco stihl.“

Když se Radim Nencka z Belgie vrátil, byl profesor Holý na odchodu z ústavu. „Část jeho skupiny spadla ,na mou hruď‘. Tehdejší ředitel doktor Zdeněk Havlas ve mě měl důvěru, takže mi svěřil jednu z jeho laboratoří.“

Cesta za úspěchem

ÚOCHB je velmi dobře známý tím, že se „nespokojí“ jen se základním výzkumem, ale že se snaží dotáhnout výzkum dál, třeba až ke spolupráci s farmaceutickými firmami a ke skutečnému léku – tak, jak se to kdysi povedlo s látkami profesora Antonína Holého. Ty dnes léčí miliony lidí na světě – a vyrábí je již zmíněná firma Gilead Sciences, která podporuje i bádání Radima Nencky. Jaké šance má tento vědec, ať už s látkou zabraňující progresi Alzheimerovy choroby, nebo v případě látek proti viru zika?

„Náš inhibitor PI4KB-kinázy je momentálně nejúčinnější na světě, loni nám vyšel článek v Journal of Medicinal Chemistry, což je jeden z nejlepších časopisů v medicinální chemii.“ Vědci testovali toxicitu na myších, testy dopadly dobře. Nyní budou testovat za pomoci odborníků z NIH přímo na virových modelech myší, zda a jak jsou aktivní.

S látkou MS882, která inhibuje sfingomyelinázu, je Nenckův tým nejdál. „Sfingomyelináza je z biologického pohledu relativně nový cíl, naše látky nemá nikdo jiný.“ Od experimentu na myších modelech se výzkum přesouvá k testování na opicích, což je další krok k tomu, aby se z MS882 mohlo stát léčivo. To už však Nenckův tým sleduje spíše z povzdáli. Práce medicinálních chemiků končí daleko dřív, než se jejich látka může dostat na přepážky lékáren. Od chvíle, kdy se ověří, že je aktivní na zvířatech, s ní dál pracuje někdo jiný. Nicméně Nencka se domnívá a doufá, že v tomto případě má šanci. „Když se člověku během kariéry podaří na trh dostat jedno léčivo, tak je to úspěch. Moje meta je právě taková. I tak je to dost ambiciózní cíl.“

Vznik tohoto textu podpořil ÚOCHB AV ČR.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Biochemie

O autorovi

Eva Bobůrková

Eva Bobůrková původní povolání systémové inženýrky nikdy nevykonávala, neb se zhlédla v novinařině. Ze zpovídaných lidí jí brzy jako nejzajímavější vyšli vědci, a tak se od ekonomického zpravodajství odklonila k popularizaci vědy, kteréžto se věnuje od roku 2000.
Bobůrková Eva

Doporučujeme

Tanec mezi pravděpodobnostmi

Tanec mezi pravděpodobnostmi

Ondřej Vrtiška  |  3. 12. 2018
Forenzní genetička Halina Šimková donedávna v Kriminalistickém ústavu Praha analyzovala DNA a pomáhala odhalovat vrahy, násilníky a zloděje. To ji...
Sedm základních kamenů

Sedm základních kamenů

Ivan Boháček  |  3. 12. 2018
Začalo to metrem. Ve dnech, kdy jde toto číslo Vesmíru do tiskárny, probíhá ve Versailles 26. konference pro váhy a míry (CGPM, Conférence...
Je resveratrol opravdu lék proti stárnutí?

Je resveratrol opravdu lék proti stárnutí?

O resveratrolu jsme léta slýchali ve spojitosti s příznivými účinky pití červeného vína či s tzv. francouzským paradoxem. Pak se objevily zprávy,...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné