Jmelí stromu života

Už 131 let víme o tom, že na stromu života existuje jmelí, které se samo neumí rozmnožovat, neukládá energii, neroste a k předání genů další generaci potřebuje využít dovedností jiného života. To něco, existující na pomezí života a neživota, jsou viry. V boji s nimi má Česko několik důležitých „rytířů“.

Když přišla pandemie koronaviru SARS- CoV-2, velkou nadějí pro pacienty těžce zasažené nemocí se staly monoklonální protilátky. Jednou ze skupin, které se vydaly touto cestou, byl tým Daniela Růžka z Parazitologického ústavu Biologického centra AV ČR, který též působí na Masarykově univerzitě a ve Výzkumném ústavu veterinárního lékařství. Spolu se švýcarskými kolegy vyvinuli tzv. bispecifické¹⁾ protilátky, které byly natolik úspěšné při tlumení koronavirové infekce, že už dokonce začalo klinické testování. Jenomže pak koronavir SARS-CoV-2 zmutoval do varianty omikron a ukázalo se, že jejich protilátky proti této variantě nefungují. Toto zklamání ale vedlo k tomu, že se výzkumníci podívali na koronavirus jinýma očima. Prozkoumali přes deset milionů sekvencí genomu koronaviru SARS-CoV-2 a objevili patnáct oblastí, kde virus vůbec nemutuje. Protilátky, zaměřené na tato místa nejenže fungují na všechny varianty SARS-CoV-2, ale jsou současně univerzální branou do všech koronavirů, které známe, nebo které v budoucnosti objevíme. Protilátky, založené na tomto poznání jsou nyní ve stadiu klinických výzkumů, po jejichž dokončení bychom mohli produkovat univerzální léky proti koronavirům.

Na jakém principu funguje nová generace protilátek využívající váš objev? — Předchozí generace protilátek byly cílené na tu část proteinového výběžku (spiku), kterou se virová částice váže na receptor na povrchu hostitelské buňky. Spike funguje jako klíč, který virus zasune do zámku receptoru, aby získal přístup do buňky. Jakmile se protilátka naváže na část virového „klíče“, sloužící k spojení se „zámkem“, nelze spojení navázat a virus se do buňky nemůže dostat.

Naše nové protilátky na spikovém proteinu nehledají místo na špičce klíče, jako předchozí generace, ale na jeho boku. Jejich působením se na tomto místě virový klíč mírně prohne a do zámku receptoru na povrchu hostitelské buňky už jej nelze zasunout (obr. 4).

Snímek Jana Plavec, Akademie věd ČR

Prof. RNDr. Daniel Růžek, Ph.D., (*1981)

je profesorem lékařské mikrobiologie. Pochází z Vyššího Brodu, z oblasti poměrně vysokého výskytu klíšťaty přenášené encefalitidy na našem území, ale tvrdí, že jeho rozhodování o budoucí specializaci to neovlivnilo.

V laboratoři arbovirologie Parazitologického ústavu Biologického centra AV ČR a na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity se věnuje výzkumu unikátní skupiny virů, která využívá jako přenašeče členovce, jako jsou komáři nebo klíšťata, dále patogenezi virových nákaz, vývoji a testování nových vakcín a antivirotik. Od roku 2022 je mimořádným hostujícím profesorem v Oddělení patogenních mikroorganismů na japonské Jamagučijské univerzitě.

Roku 2009 získal cenu děkana Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích za vynikající vědecké výsledky prezentované v disertační práci, a současně německou Cenu Herberta Sinneckera a Christiana Kunze za výzkum nemocí přenášených klíšťaty. Roku 2020 obdržel Cenu Wernera von Siemense za nejvýznamnější výsledek základního výzkumu a Cenu ministra zdravotnictví za zdravotnický výzkum a vývoj.

Ve volném čase se věnuje cestování a turistice, rekreačně sportuje, sbírá minerály a zajímá se o Japonsko a architekturu.

Zásadní na vašem objevu je ale to, že se vaše nové protilátky vážou jen na části proteinového spiku, které se ani při mutacích nemění. — Ano, s tím, jak virus mutuje, mění se některé z jeho struktur, ale místa, která jsme objevili, zůstávají beze změn. Jde o jakousi Achillovu patu viru, která ho činí zranitelným na místě, jež je pro něj funkčně velice důležité. Kdyby v této části mutoval, ztratí svoji schopnost vyvolat onemocnění – přestane být infekční.

Proti vaší nové generaci protilátek by tedy vůbec neměl mít šanci se bránit. — Zjistili jsme, že naše protilátky by fungovaly na všechny doposud známé koronaviry. Můžeme proto předpokládat, že by měla s velkou pravděpodobností fungovat i proti všemu ostatnímu, co se může objevit v budoucnu. V biologii ale nikdy nic nefunguje na sto procent, proto nelze vyloučit, že nějaká nová varianta viru využije jiné mechanismy, s jejichž pomocí do buňky pronikne. Na ně by pak nová generace protilátek nemusela účinkovat.

Jakých jiných mechanismů by virus mohl využít? — Třeba nějaký alternativní receptor, který dnes ještě využívat neumí, zatímco jiné viry s ním buňku „otevřít“ dokážou.

Vzhledem k tomu, že organismy se obecně snaží dosahovat svého cíle s vynaložením minimální nutné energie, museli byste viru zabránit v používání současných „klíčů“ tak dokonale, aby se mu vyplatilo vynaložit energii na hledání náhradní cesty vstupu. — Je to tak. Pokud je virus obecně vystaven určitému selekčnímu tlaku, vždy se snaží tomu tlaku nějakým způsobem uniknout a nějak se s tím vyrovnat. Abychom však vytvořili dostatečný selekční tlak, nové protilátky by se v populaci musely využívat masově, aby byl virus opravdu nucen nějakým způsobem reagovat. Pokud budeme protilátkami léčit jednotky pacientů, není pravděpodobné, že by virus změnil svoji replikační strategii.

Vaše nová generace protilátek je v tuto chvíli v první fázi klinické studie právě ve chvíli, kdy to vypadá, že celosvětová pandemie covidu začala ustupovat. Nadějeme se tedy léku? — Další osud výzkumu bude nepochybně záviset na zájmu farmaceutických společností investovat do dalších fází klinického testování poměrně nemalé prostředky. Proto se zatím spíše vyčkává, jestli se virus nepromění do nové varianty, která by způsobila novou vlnu pandemie. Pak by se dokončení klinických studií opět stalo aktuálním.

Naší hlavní zbraní proti viru SARS-CoV-2 tak nadále zůstanou vakcíny. — Přesně tak. Protilátky jsou vhodnou volbou pro jedince, který už se nakazil, a my chceme průběh onemocnění zastavit nebo zmírnit. Vhodné jsou rovněž tam, kde už se virus dostal do kolektivu, jako je domov důchodců, v němž nebyli jedinci proočkováni. Po aplikaci jsou lidé po určitou časově omezenou dobu před nákazou chráněni, díky čemuž se nemoc nerozšíří.

Protilátková ochrana je tedy vždy krátkodobá oproti očkování, které poskytuje ochranu dlouhodobě. — Ano, a je tam i cenový rozměr. Protilátky jsou velmi drahé, protože jejich produkce je nákladná a složitá. Nějaké plošné, a navíc opakované používání v rámci celé populace je nepředstavitelné.