Transportní váčky pro komunikaci mezi buňkami i pro dopravu léků

Když Andrea Gálisová přijela do Weizmannova vědeckého institutu v izraelském městě Rechovot zkoumat přenos signálů mezi buňkami, čekala ji dvojí zkušenost. Jednak čtyři roky, do roku 2022, působila v jednom z nejuznávanějších výzkumných ústavů na světě. Ale také tu zažila chvíle, kdy jí nad hlavou létaly rakety s nákladem výbušnin a ona si uvědomila, jak křehký může život být.

„Hned první den jsem dostala příručku, jak se chovat při poplachu. Do mobilu jsem si stáhla aplikaci, která ukazuje nejbližší veřejný kryt. Dozvěděla jsem se, že když jsem v autě mimo obytnou zónu, mám vystoupit, lehnout si na zem a zakrýt si hlavu rukama, protože tím se snižuje nebezpečí z tlakové vlny při výbuchu,“ vzpomíná doktorka Gálisová.

Do krytu naštěstí musela obvykle jít asi třikrát za rok. Jenom v roce 2021 zažila dvoutýdenní období, kdy do krytu chodila téměř každý den. Jak říká, v Rechovotu, což je asi 20 kilometrů od Tel Avivu, mají lidé od vyhlášení poplachu půldruhé minuty na to, aby bezpečně dosáhli krytu. Na jihu Izraele je to horší, tam mají jen pár sekund. „Až tak ohroženě jsem se necítila, protiraketová obrana je tam velmi dobrá,“ hodnotí.

Fascinující magnetická rezonance

Izraelští vědci dosahují špičkových světových úspěchů. „Přemýšlela jsem o tom a myslím, že to částečně vyplývá z jejich mentality a z toho, že jejich stát je stále ve vojenském konfliktu. Nemají čas zaobírat se postranními věcmi, musí jít dravě a přímočaře za svým. Ale opravdu bych nechtěla, aby se tento důvod stal normálním i v Evropě. Zato jiné příčiny izraelského úspěchu by neuškodilo v Evropě také pořádně využít – chytří lidé, kteří mají možnosti zabývat se vědou, perfektní servis, který zajistí vědcům technickou i další podporu, takže se mohou věnovat hlavně výzkumné práci...,“ vyjmenovává.

Do Izraele přišla Andrea Gálisová na postdoktorskou stáž. Už na střední škole zažila, že její bratr byl v nemocnici na vyšetření magnetickou rezonancí. Lékařská technika nahlížející do lidského těla ji fascinovala. Bavila ji matematika, fyzika i biologie a tyto předměty spojila do studia biomedicínské fyziky – společného oboru na Matematicko-fyzikální a na Lékařské fakultě Univerzity Komenského v Bratislavě. Doktorát získala na 1. lékařské fakultě Univerzity Karlovy v Praze a působila v pražském Institutu klinické a experimentální medicíny (IKEM), než přišla příležitost pracovat v Izraeli.

V Rechovotu zkoumala extracelulární vezikuly, což jsou malinké transportní váčky obalené membránou. Vezikuly měří pouhé desítky až stovky nanometrů. Obsahují různé molekuly a organické látky a vylučují je buňky, které jejich prostřednictvím vysílají informace jiným buňkám, jež vezikuly zase pohltí.

„Vezikuly ovlivňují mnoho procesů v našem těle, například imunitní reakce, metabolismus nebo tvorbu nových buněk. Ale už také víme, že tímto způsobem si chemické signály předávají také nádorové buňky, aby navzájem ovlivnily svoje chování. Třeba určují, kde a jakým způsobem se budou vytvářet metastázy,“ popisuje doktorka Gálisová.

Koronavirus jako nanočástice

Aby mohli vědci sledovat, kam se vezikuly pohybují, připravují je ze zvířecích nebo lidských buněk v Petriho misce. Přidají k nim nanočástice železa, nebo třeba magneticky aktivního fluoru. Pak jejich pohyb vidí při zobrazení magnetickou rezonancí. Záběry z tohoto přístroje jim ukazují, jak se vezikuly mezi buňkami přesouvaly a která buňka je pohltila.

„Těchto poznatků jsme ve Weizmannově ústavu využívali i v době pandemie covidu-19,“ uvádí Andrea Gálisová. „Řekli jsme si, že koronavirus je vlastně také nanočástice, která se dostane do těla a pak pronikne do buňky prostřednictvím specifických bílkovin na povrchu. Takže jsme vyrobili vezikuly se stejnými povrchovými bílkovinami, jako má virus SARS-CoV-2, ale bez infekčních částí.“

Pak vědci v přístroji magnetické rezonance sledovali, jak se model viru v tkáních pohybuje, jak se váže na buněčné receptory a vstupuje do buňky. Podobné výzkumy stále ve světě probíhají, výrazně zrychlily poznání koronavirů i dalších virů a zřejmě směřují k vývoji nových protivirových vakcín a léků.

Doktorka Gálisová se však už zase vrátila k vezikulům – a také do Prahy.

Nasměrované nosiče léčiva

Od Grantové agentury ČR získala grant POSTDOC INDIVIDUAL FELLOWSHIP, který jí umožnil vrátit se do České republiky, aby pokračovala ve svém výzkumu v IKEM. „V současné době připravuji geneticky modifikované vezikuly, které se budou cíleně vychytávat v nádorových buňkách,“ popisuje.

Jedním jejím úkolem je sledování této mezibuněčné výměny informací pomocí magnetické rezonance, aby ji vědci lépe pochopili. Bude však také zkoumat, jak by šlo vezikuly použít jako nosič léků. Když už totiž tyto váčky vytváří, geneticky je upravuje a může k nim přidat „navigační“ molekuly, třeba peptidy, o nichž už je známo, ke kterým buňkám zamíří. Dovedou k nim tedy i modifikované vezikuly.

„Když do nich vložíme lék, máme šanci dostat je přesně tam, kde má lék působit, například do nádorové buňky, a tím snížit negativní efekt chemoterapeutik na zdravou tkáň,“ uvádí doktorka Gálisová. Právě tím se i díky podpoře Grantové agentury ČR nyní zabývá.

Zajímavé je, že vezikuly dokážou projít i hematoencefalickou bariérou, která odděluje krevní oběh v těle od mozku a propouští do něj jen některé látky. Díky tomu je mozek chráněn před nežádoucími vetřelci, ale současně se brání i vstupu léků, které jsou pro léčbu některých chorob zapotřebí. Vezikuly jsou však tak malé, že projdou bariérou přes některé transportní kanálky a mohou do mozku přinést léčivo. „Dokážeme je už upravit tak, aby prošly ještě snáze, než když jsou zcela přirozené,“ doplňuje Andrea Gálisová.

Extracelulární vezikuly jsou geneticky modifikovány tak, aby obsahovaly proteiny, které se specificky vážou na receptory v tumorových buňkách (vlevo). Prostřednictvím vazby na receptory jsou specificky vychytávány v tumorové tkáni. Jsou-li označeny magnetickou látkou, například na bázi vodíku (červená barva) nebo fluoru (modrá barva), lze je sledovat pomocí magnetické rezonance. Do vezikul může být také vloženo léčivo. Celý systém tak může sloužit k zobrazovaní doručení léčiva do nádoru a hodnocení terapeutického účinku léčiv (vpravo).

Ilustrace Andrea Gálisová, realizace Vesmír

Poděkování myškám

Po pokusech v tkáňových kulturách v Petriho miskách se doktorka Gálisová přesune ke zvířecímu modelu. Bude pohyb vezikulů zkoumat na myších.

„Mám zvířata moc ráda, ale nejde to jinak, bez pokusů na zvířatech nemůžeme získat léčivý postup pro lidi. K myškám jsem si vždycky při pokusech chovala co nejlépe,“ ujišťuje. „Oceňuji, že nám, lidem, takto poslouží a vždycky jim za účast v pokusu poděkuju. Myslím, že si to zaslouží.“

Mgr. Andrea Gálisová, Ph.D.

Vystudovala biomedicínskou fyziku na Matematicko-fyzikální fakultě a souběžně na Lékařské fakultě Univerzity Komenského v Bratislavě, doktorát získala v oboru biofyziky na 1. lékařské fakultě Univerzity Karlovy v Praze. Působila ve Weizmannově vědeckém institutu v izraelském Rechovotu a nyní v Institutu klinické a experimentální medicíny (IKEM) v Praze. Zabývá se především výzkumem a vývojem nanočástic, které by měly být schopny dopravovat léčivé látky po těle a také jejich zobrazováním pomocí magnetické rezonance.