Podaří se překonat rezistenci nádorových buněk na cytostatika? Nadějné výsledky přinesl projekt prof. Blanky Říhové

Rozvoj současné chemoterapie je zaměřen zejména na vývoj nových typů cytostatik s nižší toxicitou a zabraňujících vzniku rezistence, která bývá častým důvodem selhání protinádorové léčby. Kromě rezistence na jednotlivá cytostatika se setkáváme s mnohačetnou lékovou rezistencí (MDR – multidrug resistance), která způsobuje selhání i takové chemoterapie, při níž byly podány cytostatika, které nebyly použity v předešlé léčbě.

Nadějí pro zefektivnění chemoterapie některých maligních nádorů je projekt týmu prof. RNDr. Blanky Říhové, DrSc. Z Mikrobiologického ústavu Akademie věd České republiky, jehož celý název zní: Překonání přirozené a mnohočetné lékové rezistence nádor-selektivní akumulací ABC transportétů/Bcl-2 či léčebného genu pod PEG-3 promotorem.

MDR činí rakovinové buňky odolné vůči standardním léčebným postupům s mnoha typy protirakovinnových léčiv. Heterogenita nádorů a rezistence nádorových buněk proti protinádorovým lékům zůstávají klíčovými výzvami pro efektivní cílení systémů podávání léků pro úspěšnou chemoterapii. A byla i výzvou po tým prof. Blanky Říhové.

„Mnohačetná rezistence je častou příčinou selhání chemoterapie maligních onemocnění. MDR je buď získaná („induced“) jako výsledek předchozího opakovaného vystavení cytostatickým lékům (např. buňky P388/MDR) nebo přirozená („natural“), protože některé nádory jsou kongenitálně rezistentní vůči chemoterapii (např. buňky CT26). Jedním z nejběžnějších mechanismů MDR je zvýšení exprese P-glykoproteinu (P-gp),“ vysvětluje RNDr. Marek Kovář, PhD z Mikrobiologického ústavu Akademie věd České republiky.

Vědci při svém zkoumání použili konjugáty na bázi HPMA kopolymeru, přičemž cytostatické léčivo doxorubicin (Dox)  a derivát inhibitoru P-gp reversin 121 (R121)  byly kovalentně navázány degradovatelnou hydrazonovou vazbou citlivou na nízké pH. „Bylo prokázáno, že R121 vázáný na polymerní nosič je schopen se v buňkách uvolnit a inhibovat P-gp v buňkách P388 / MDR a senzitizovat je tak k cytostatické aktivitě Dox. Bylo zjištěno, že konjugát nesoucí jak Dox, tak R121 je mnohem účinnější u buněk P388 / MDR než konjugát nesoucí samotný Dox nebo směs konjugátů nesoucích buď pouze Dox nebo pouze R121. To bylo prokázáno pro cytostatickou aktivitu in vitro, zastavení buněčného cyklu, akumulaci Dox v buňkách a indukci apoptózy,“ uvedl Marek Kovář.

Jak výzkum ukázal, pouze konjugát nesoucí Dox a R121 významně inhiboval růst nádoru P388 / MDR a vedl k prodlouženému přežití léčených laboratorních myší. Nicméně nejdramatičtější protinádorová aktivita tohoto konjugátu byla nalezena v nádorovém modelu CT26, kde úplně vyléčil šest z osmi pokusných myší.

Řešitelský tým, na kterém se vedle vědců z Mikrobiologického ústavu AV významně podíleli také výzkumníci  z Ústavu Makromolekulární chemie akademie věd, přinesl nové poznatky prokazující, že systémy pro dopravu léčiv založené na HPMA kopolymerních konjugátech nesoucí cytostatikum a inhibitor P-gp jsou schopny efektivně překonat jak získanou, tak i přirozenou mnohočetnou lékovou rezistenci. Takovéto konjugáty tudíž mají potenciál zefektivnit chemoterapii některých maligních onemocnění a zajistit účinnou terapeutickou aktivitu v nádorech s mnohočetnou lékovou rezistencí.

Výsledky čtyřletého projektu, financovaném Grantovou agenturou České republiky, byly publikovány v řadě odborných publikací a setkaly se s velkou pozorností vědců z tuzemska i zahraničí.

 

GA ČR podepsala memorandum s Russian Foundation for Basic Research

Předsedkyně GA ČR podepsala 14. května 2018 v Moskvě memorandum o vzájemné spolupráci s ruskou agenturou Russian Foundation for Basic Research. Díky tomu budou mít čeští vědci možnost rozšířit své aktivity v oblasti základního výzkumu o další zemi. První výzva bude vyhlášená v příštím roce a bude v režimu bilaterální spolupráce, kdy projekty budou mít délku řešení 3 roky.

 

 

Vyhlášení veřejné soutěže EXPRO PROJEKTY

Grantová agentura ČR vyhlašuje veřejnou soutěž na podporu grantových projektů excelence v základním výzkumu EXPRO s předpokládaným počátkem řešení v roce 2019.

Soutěžní lhůta začíná 15. 5. 2018.

Návrhy projektů je možné podávat do 28. 6. 2018.

Zadávací dokumentace pro EXPRO projekty a formuláře čestných prohlášení k prokázání způsobilosti naleznete níže v příloze, nebo v záložce Dokumenty“.

Vstup do aplikace pro podávání návrhů projektů

V případě jakýchkoliv dotazů se neváhejte obrátit na pracovníky našeho Helpdesku GAČR písemně / (expro@gacr.cz) nebo telefonicky v úředních hodinách na tel. č. 227 088 803.

Vyhlášení veřejné soutěže pro EXPRO projekty

Zadávací dokumentace pro EXPRO projekty s počátkem řešení v roce 2019

Tender document for EXPRO projects 2019 – English version

EXPRO oborové komise

EXPRO discipline committees

Čestné prohlášení uchazeče – právnické osoby

Čestné prohlášení uchazeče jako právnické osoby (podle zákona č. 218/2000 Sb.)

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY

Pomocí hrotové mikroskopie nyní dokážeme určit chemickou strukturu molekul, jejich chiralitu či stanovit elektronegativitu daného atomu

Možnost zobrazit jednotlivé molekuly na površích pevných látek se sub molekulárním rozlišením či jejich elektrostatický potenciál zůstával po dlouhá léta nenaplněnou výzvou. Změnu přinesl až výzkum odborníků z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR pod vedením Doc. Ing. Pavla Jelínka, Ph.D., který na svůj vědecký výzkum využil finance z Grantové agentury České republiky.

Mikroskop atomárních sil s flexibilní částicí na konci hrotu

Technika řádkové mikroskopie umožňuje standardně dosáhnout atomárního rozlišení povrchů pevných látek. Avšak dosažení atomárního (chemického) rozlišení molekul nebylo možné, což výrazně limitovalo možnosti výzkumu molekul pomocí řádkových mikroskopů. Nicméně poslední vývoj techniky umožnil zobrazit chemickou strukturu jednotlivých molekul na povrchu pevné látky.

Klíčem k dosažení sub molekulárního kontrastu je umístění právě jedné molekuly (např. oxidu uhelnatého) či atomu vzácných plynů na vrchol kovového hrotu. Doposud byl hlavní překážkou pro dosažení sub molekulárního kontrastu relativně slabý detekovaný signál vůči šumu měřícího přístroje. Právě přítomnost flexibilní částice na konci hrotu má za následek výrazné zesílení signálu, které umožňuje dosáhnout vysokého rozlišení. Tato nová technika zobrazení jednotlivých molekul otevírá zcela nové možnosti při studiu fyzikálních a chemických vlastností molekulárních nanostruktur. K vývoji této progresivní techniky zásadním způsobem přispěli čeští vědci z Fyzikálního ústavu s podporou grantových prostředků GAČR. Vědci vyvinuli ucelenou teorii popisující fyzikální mechanismus umožňující sub molekulární kontrastu pomocí rastrovacích mikroskopů, která je dnes vědeckou komunitou obecně považována za standartní teorii rastrovací mikroskopie s vysokým rozlišením. Na základě této teorie čeští vědci vyvinuli zcela nový přístup simulace obrázků rastrovacích mikroskopů s vysokým rozlišením. Tento model přispěl zásadním způsobem k porozumění těmto obrázkům a dalšímu rozvoji této progresivní techniky. Není tedy divu, že je tento program v současné době využíván vědeckými skupinami po celém světě.

Přímé měření elektrostatického pole

Dalším významným počinem bylo prokázaní možnosti zobrazení rozložení elektrostatického pole jednotlivých molekul pomocí této techniky. Původní teorie mimo jiné poukázala na zásadní vliv elektrostatického pole na sub molekulární kontrast. Zahrnutí elektrostatické síly působící mezi hrotem a molekulou na povrchu významně posunulo nejen naše chápání mechanismu sub molekulárního rozlišení v rastrovacích mikroskopech, ale také možnosti zobrazení elektrostatického potenciálu jednotlivých molekul.

Elektrostatické pole kolem molekuly z velké části určuje její chování, např. ovlivňuje preferovaná místa v molekule, kde dochází k chemickým reakcím s jinými sloučeninami. Toto pole má také zásadní význam při samoorganizačních procesech jednotlivých molekul vytvářejících tzv. supramolekuly (např. DNA), které mají velký význam v biologii a organické chemii. Možnost přímého měření elektrostatického pole proto otevírá nové možnosti v oblasti materiálového výzkumu, fyziky, chemie a nanotechnologie.

Významný milník představuje také možnost dosažení sub molekulárního rozlišení při pokojové teplotě, kterou demonstrovali čeští vědci ve spolupráci s japonskými kolegy. Doposud byla měření prováděna výhradně při velmi nízké teplotě, blízké absolutní nule. Tento fakt výrazně limitoval použití této metody v podmínkách relevantních pro důležité chemické či biologické procesy, kdy je nezbytná např. pokojová teplota.

Přenos chirality v průběhu chemických reakcí

Právě díky využití nejnovějších metod skenovací hrotové mikroskopie vědci z Fyzikálního ústavu AV ČR a Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR dokázali sledovat chemické přeměny jednotlivých molekul na povrchu stříbra a prokázali přenos chirality v průběhu těchto reakcí. Vědcům se podařilo zobrazit přeměny molekul v rozlišení, které dovoluje určit chemickou vazbu mezi jednotlivými atomy, a tak stanovit přesnou strukturu molekuly i její chiralitu.

Chiralita je geometrická vlastnost, kdy daný objekt (nejčastěji molekulu či iont) nelze ztotožnit s jeho zrcadlovým obrazem. Chiralita hraje klíčovou roli v přírodě a lze ji demonstrovat například na vztahu pravé a levé ruky, které nejsou identické z hlediska symetrie. S chiralitou se můžeme setkat při stereoselektivních reakcích, samoskladbě molekul, biologických procesech (jichž se účastní bílkoviny, nukleové kyseliny či polysacharidy), polarizaci světla či spinu elektronů. Kontrola chirality při chemických reakcích v roztoku, kdy cíleně vzniká pravo- či levotočivá forma molekul, patří k největším úspěchům organické chemie v uplynulém půlstoletí. Nicméně kontrola chirality na površích pevných látek byla nenaplněnou výzvou.

Metoda, která byla vyvinuta díky společnému úsilí výzkumníků z Fyzikálního ústavu AV ČR a Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR pod vedením Dr. Pavla Jelínka a Dr. Ivo Starého umožňuje vytvářet rozsáhlé dvojrozměrné vrstvy molekul o zvolené chiralitě. Jedná se o první praktickou ukázku toho, kdy molekuly na povrchu pevné látky cíleně zaujímají buď pravo- nebo levotočivou orientaci. Čeští vědci dosáhli shodné chirality adsorbovaných molekul v celé monovrstvě, a to pomocí řízené termální transformace chirálních šroubovicových molekul, tzv. helicenů, na planární polyaromatické látky tvořící chirální adsorbáty na povrchu krystalu stříbra. Vědci navíc dokázali přesně popsat průběh vícestupňové chemické transformace molekul s využitím mikroskopu atomárních sil, který pracuje při teplotách blízkých absolutní nule a za podmínek ultra vysokého vakua.

Elektronegativita jednotlivých atomů

Tým Pavla Jelínka se také zabýval možností měření elektronegativity jednotlivých atomů pomocí řádkovacích mikroskopů. Vědci ještě donedávna dokázali určit elektronegativitu, tedy schopnost daného atomu reagovat s okolím a vytvářet chemické vazby, pouze pomocí technik, které pracovaly s velkým souborem atomů. Stanovit elektronegativitu daného atomu v závislosti na chemickém okolí dosud nebylo možné. Změnu přinesl až společný výzkum s japonskými badateli z Tokijské univerzity. Vědci vycházeli při svém výzkumu z experimentálního měření vazebných energií povrchových atomů, které byly podpořeny teoretickými výpočty. Studie následně umožnila navrhnout metodu, která ukazuje, jak chemické okolí ovlivňuje elektronegativitu daného atomu.

Nová metoda dokáže pomocí mikroskopie atomárních sil nejen stanovit elektronegativitu daného atomu na povrchu pevné látky, ale je schopna určit i její závislost na chemickém okolí měřeného atomu. To dříve nebylo možné. Tyto znalosti nyní můžeme využít k cílenému řízení chemických reakcí, například v katalýze nebo biochemii,“ uvedl Pavel Jelínek z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR.

Jeho týmu se rovněž podařilo prokázat, že dosavadní údaje o elektronegativitě prvků platí pouze v případě izolovaných atomů. „Naše metoda umožňuje určit její změnu na základě chemického okolí atomu. Tím získáváme nový, komplexní pohled na elektronegativitu, a tudíž je třeba se trochu jinak dívat i na s ní související podstatu vazeb v chemických sloučeninách a na samotnou chemickou reaktivitu,“ vysvětlil Pavel Jelínek.

Podle něho se tak prokázala platnost rovnice nositele Nobelovy ceny Linuse Paulinga pro polární kovalentní vazbu z 30. let minulého století.

Sub molekulární rozlišení stejné molekuly pomocí dvou různých hrotů. Deformace kontrastu mezi jednotlivými obrázky je způsobena elektrostatickou silou mezi hrotem a molekulou, která umožňuje zpětnou rekonstrukci elektrostatického pole zkoumaných molekul.

 

 

SOUVISEJÍCÍ ČLÁNKY