Neděle 28. února 2021, svátek má Lumír
  • schránka
  • Přihlásit Můj účet
  • Neděle 28. února 2021 Lumír

Jak odhalit rakovinu předem podle chybně přepsaného receptu

Rakovina vzniká při souběhu různých chyb v našich buňkách. Některé lze odhalit předem, což by mohlo pomoci podchytit chorobu v samotném začátku nebo i s předstihem. Jak na to, zkoumá Jana Dobrovolná z Ústavu molekulární genetiky.

Jana Dobrovolná, oceněná Neuron Impulsem 2015 | foto: Nadační fond Neuron

RNDr. Jana Dobrovolná, Ph. D.

Narodila se v roce 1976 v Praze. Vystudovala Přírodovědeckou fakultu UK, kde rovněž absolvovala postgraduální studium. Jako postdoktorální pracovník působila čtyři roky v Hospital for Special Surgery v New Yorku. Pracovala též ve Fyziologickém ústavu, v Ústavu experimentální medicíny a v Ústavu molekulární genetiky Akademie věd ČR, kde v současnosti působí v Oddělení genomové integrity jako postdoktorální vědecký pracovník.

Lidské tělo obsahuje biliony buněk. Někdy se některá změní v rakovinnou. Jedním z prvních příznaků počátku zhoubného bujení mohou být tzv. R-smyčky. Jejich výzkumem se zabývá Jana Dobrovolná z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd ČR. Letos získala od soukromého Nadačního fondu Neuron na pokračování své vědecké práce grant milion korun.

Jak se zdravá buňka změní v rakovinnou?
Všechny informace na stavbu našich buněk i na jejich fungování jsou uloženy v molekulách DNA. Představte si to jako knihovnu čtyřiceti šesti velkých kuchařek s recepty na všechny komponenty našeho těla. Aby se buňky mohly rozdělit a dát tak vznik novým buňkám potřebným pro náš růst a život, potřebují vytvořit bezchybnou a úplnou kopii celé této knihovny. V každé lidské buňce, velké obvykle jen několik desítek mikrometrů, jsou svinutá celkem přes dva metry dlouhá vlákna DNA.

Toto obrovské množství DNA denně čelí různým typům poškození, která jsou průběžně opravována. Problém nastává hlavně tehdy, když buňka nestíhá tyto chyby opravovat a tím se zablokuje proces kopírování DNA. Pokud se přepis DNA zastaví, může docházet k dalším nesprávným opravám a k chybám, které jsou přenášeny do nové generace buněk. Když buňka díky tomu získá nějakou výhodu, začne se rychleji dělit a vznikají nové a nové chyby.

Buňka s velkým počtem chyb a následnými problémy s kopírováním DNA prožívá takzvaný replikační stres, který spustí kontrolní mechanismy. Ty po čase přinutí buňku k „sebevraždě“, nebo k tomu, aby se již dále nebyla schopna dělit. Organismus se tím chrání před vznikem nádorů, a pokud kontrolní mechanismy fungují správně, buňku s mnoha chybami zničí. Ovšem někdy buňka tyto bariéry prolomí. Replikační stres pak působí opačně, místo sebevraždy vyvolává další a další mutace. Zdravá buňka se změní v rakovinnou, jejímž jediným cílem je pořád se dělit a dělit. Přestože vědci po celém světě intenzivně toto téma studují, přesné mechanismy vzniku rakovinných buněk zůstávají záhadou.

Jaké postupy nabízí medicína při léčbě této choroby?
Záleží samozřejmě na typu rakovinného bujení, ale v zásadě jsou čtyři hlavní směry. Chirurgický zákrok funguje dobře pro primární jasně ohraničený nádor. Pokud se však neprovede včas, mohou vznikat metastázy. Operace se tak často kombinuje s chemoterapií a radioterapií (ozařováním), což jsou v současné době nejčastěji používané léčebné procedury. Tento přístup je zaměřen hlavně na likvidaci buněk, které se rychle dělí. Ničí však nejen zhoubné, ale i zdravé buňky, a má tedy hodně vedlejších účinků. Chemoterapie a radioterapie jsou pro naše tělo velkou zátěží a ne každý tento způsob léčby zvládne.

Dále existuje cílená terapie. U některých typů rakoviny už víme, jaké geny jsou poškozené a jaký je hlavní mechanismus toho, že se buňka chová jako rakovinná. Existují léky, které důsledky tohoto specifického poškození potlačují. Například pokud je mutován receptor pro růstový faktor tak, že neustále signalizuje buňce, aby se dělila a rostla, použije se lék na zablokování tohoto receptoru. Často si ale rakovinné buňky najdou způsob, jak vliv léku obejít a získají na něj rezistenci. Takže léčba zpočátku velmi dobře zabírá, ale po nějaké době se může rakovina opět vrátit.

Nyní je největší nadějí individuální léčba na míru daného pacienta. Přečtením genů lze zjistit, jaké konkrétní změny v celé knihovně DNA nastaly, a podle toho odvodit, jaká kombinace léků bude nejlepší. Další způsob individuální terapie spočívá ve specifické aktivaci pacientova imunitního systému. Pacientovi se odebere kousek nádoru, jehož proteiny jsou předloženy specializovaným buňkám izolovaným z krve téhož pacienta. Tyto buňky dokážou zachytit proteiny z nádoru a vystavit jejich části na svém povrchu. Poté, co se vpraví zpět do těla pacienta, aktivují imunitní systém, který nádor vyhledá a zabije.

Proč na rakovinu neexistuje univerzální lék?
Pro rakovinné buňky je typické, že nemají jednu jedinou chybu, ale celý soubor. Říkáme tomu genomová nestabilita. Přestože některé typy rakovin jsou spojené s chybou v konkrétním genu, obsahují i řadu další chyb, které rozvoj onemocnění podporují. Každý nádor je úplně jiný, neboť ho vyvolávají různé mutace v různých genech. Variant a kombinací těchto mutací je obrovské množství. Proto se i nádory stejného orgánu u jednotlivých pacientů podstatně liší. Například oba pacienti mají rakovinu plic, ale každý z nich má jiný soubor chyb a postiženy mohou být různé geny. Z tohoto důvodu neexistuje na rakovinu univerzální lék ani léčebný postup.

Výzkumný projekt vašeho týmu je zaměřen na tzv. R- smyčky. O co jde?
R-smyčka je struktura, kdy se molekula RNA (ribonukleová kyselina zodpovědná za přenos informace z úrovně nukleových kyselin do proteinů, pozn. autora) vmezeří do dvouvláknové DNA. Zatímco RNA s jedním z vláknem DNA vytvoří stabilní hybrid, druhé vlákno DNA je ponecháno samostatné a je tak náchylnější ke zlomům a mutacím. Abych použila analogii s kuchařkou, tak v DNA je recept, který je nejprve potřeba přepsat do RNA. Tedy jako kdyby se recept z knihy přepsal na papírek a teprve ten se odnesl do kuchyně a tam podle něj „uvařil“ požadovaný protein. R-smyčka by pak byla ten papírek s přepisem nalepeným v knize přes původní recept. Kromě chyb, které mohou vzniknout na vychýleném vlákně DNA, spočívá velké nebezpečí R-smyček v tom, že blokují postup kopírování DNA a mohou tak přispět k replikačnímu stresu. Pokud jsou R-smyčky nepřirozeně stabilizovány, může mít buňka nakročeno ke zhoubnému bujení.

Jak dlouho dopředu lze takové signály zachytit?
Je zajímavé, že R-smyčky by se podle publikovaných dat mohly tvořit již v přednádorových buňkách. Ty ještě nejsou zhoubné, ale již získaly určité výhody, které jim umožňují rychlejší dělení bez přísné kontroly. Takže bychom mohli zachytit velmi časná stadia vzniku nádorových onemocnění.

Kdy a jak R-smyčky vznikají?
Obvykle k tomu dojde, když se mechanismus přepisu „receptu“ na papírek (přepis DNA do RNA, pozn. aut.) zastaví. Například při srážce s komplexem, který zrovna v ten moment molekulu DNA kopíruje. Vlákno RNA má tak čas se připojit k DNA. Navíc je DNA při čtení „receptu“ otevřenější a RNA vlákno na ní může snadněji nasednout. Zvláště se to děje, pokud chybí nějaký protein, který RNA dále zpracovává a transportuje pryč od DNA. Všechny tyto poznatky vyplynuly z výzkumů mnoha skupin, které se podobně jako my snaží objasnit příčiny vzniku R-smyček.

Kdy se podařilo R-smyčky v lidském genomu objevit?
V živém organismu byly poprvé popsány v roce 1994, ale dlouho se nevědělo, k čemu slouží. První zprávy o negativním vlivu R-smyček na stabilitu genetické informace a hypotéza, že by se mohly podílet na vzniku rakoviny, se začínají objevovat teprve po roce 2003. Relativně nedávno, v roce 2005, tým profesora Bartka objevil, že přednádorové buňky mají vysokou hladinu replikačního stresu. Zda právě R-smyčky mohou přispívat k tomuto replikačnímu stresu, je předmětem našeho bádání.

Existuje v organismu vrozená obrana proti stabilnímu spojení RNA-DNA?
Ano, existuje. Je více proteinů, které toto spojení dokážou zrušit. Například je to enzym schopný odvinout vlákno RNA ze stabilního spojení s DNA. Velmi důležitý je také enzym schopný rozštípat vlákno RNA specificky v R-smyčce, a tak ji odstranit. My jsme upravili tento enzym tak, abychom využili jeho schopnost R-smyčky rozpoznat, ale přitom jsme je mohli stabilizovat, izolovat a určit další proteiny, které na R-smyčkách pracují.

Proč buňky nemají dostatek bílkovin na odstranění R-smyček?
Buďto je zmutován gen, který tyto proteiny produkuje, nebo je poškození větší, než buňka zvládne opravit. V rakovinných buňkách je asi tolik R-smyček, že je buňka nestačí opravovat. Zároveň pokud se na R-smyčce před jejím odstraněním zastaví proces kopírování DNA, může dojít k další sérii poškození DNA.

Jaký je záměr vašeho výzkumu?
Společně s dalšími členy našeho týmu chceme popsat molekulární mechanismy, které vedou nejen ke vzniku R-smyček, ale především k jejich prevenci a odstranění. Naším cílem je identifikovat nové proteiny, které omezují tvorbu a přispívají k likvidaci těchto nebezpečných struktur v lidských buňkách. Výsledky výzkumu mohou vést k lepším diagnostickým postupům, kterými bude možné zjistit, v jaké fázi se nádor nachází a jaká léčba bude nejvhodnější.

Autor:
  • Nejčtenější

ANALÝZA: Lidé nejsou méně ukáznění. Proč rostou počty případů a co dál

Ze současné situace neexistuje žádné jednoduché a levné východisko. Ale jedna cesta nabízí naději na relativně rychlé...

Česko bude raketová velmoc. Ale jen v tom špatném smyslu

Česká armáda se chystá na nákup nové generace protiletadlových raketových systémů. Ale je poněkud nepochopitelné, že si...

Otevřel se padák a sonda dosedla. NASA zveřejnila záběry přistání na Marsu

NASA zveřejnila tříminutový videozáznam čtvrtečního přistání robotické sondy Perseverance na povrchu Marsu. Jde o...

Nadějná data. Stále přibývá dokladů toho, že vakcíny brání šíření viru

Nadějné výsledky z posledních dní naznačují, že minimálně některé vakcíny proti viru SARS-CoV-2 výrazně zpomalují jeho...

{NADPIS reklamního článku dlouhý přes dva řádky}

{POPISEK reklamního článku, také dlouhý přes dva a možná dokonce až tři řádky, končící na tři tečky...}

Sahá se do rezerv. Kolik volných lůžek zbývá na českých JIPkách?

Údaje z českých nemocnic ukazují, že problém s nedostatkem lůžek intenzivní péče je nejhorší za celou dobu pandemie....

Dvaadvacet znaků, že s tímhle mužem vás místo pohádky čeká jen utrpení

Premium Některé ženy jako by se zhlédly v popelce. Věří, že oříšky přinášejí prince. Jenže nakonec jsou z nich spíš veverky –...

Inflace požírá uložené peníze. Kam s nimi, aby jich zmizelo co nejméně?

Premium Naspořili jste 200 000 korun, uložili je na účet, těšili se na úroky a po roce zjistili, že jste zbohatli o celých 340...

Biolog Zrzavý: Covid se postará, abychom umírali i na něco jiného než rakovinu

Premium Podle amerického psychologa a genetika Roberta Plomina mají zděděné geny daleko větší význam při utváření naší...

  • Další z rubriky

Fascinující objev stop napřimujícího se krále dinosaurů

I když se může zdát, že o životě a chování dinosaurů toho víme mnoho, stále je tu celá řada otázek, které zůstávají...

STO OBJEVŮ: Kouř, který hřmí. Odhalení Viktoriiných vodopádů bylo šokující

Seriál Kouř, který hřmí. Tak říkají domorodci od Zambezi mase vody řítící se do hloubky a dole se odrážející v oblaku kapek....

Jde to i bezpečně? Jaký vliv má otevření škol na šíření covidu

Školy rozhodně k přenosu viru SARS-CoV-2 přispívají, jejich přínos nemusí být však zásadní. Ukazují to data z jarního...

Přicházejí léky, které mají covid rychle zastavit. Dostaneme je k pacientům?

Za jejich výrobu vděčíme nádorovým buňkám, Donaldu Trumpovi ovšem dost možná pomohly. Uměle připravené protilátky proti...

Babské rady: zaručené tipy, jak bojovat proti neustálým virózám
Babské rady: zaručené tipy, jak bojovat proti neustálým virózám

Nudle u nosu, opakované virózy, nachlazení, pokašlávání –? nikdy nekončící kolotoč, ze kterého začínáte být šílení? Posbírali jsme ty...

Gabriela Koukalová: Exmanžel mě podváděl a myslím, že utrácel mé peníze

Bývalá světová šampionka v biatlonu, dnes moderátorka televizního pořadu Showtime, Gabriela Koukalová přiznává v...

Bondgirl Rosamund Pike žije v Česku. Překvapili ji opilí rafťáci v Krumlově

Britská herečka Rosamund Pike (42), známá například z bondovky Dnes neumírej, se kvůli natáčení s celou rodinou...

VIDEO: 5 triků, jak v obchodě otevřete mikrotenový sáček. Rychle a bez nervů

Suché ruce a mikrotenové sáčky - často náš největší nepřítel v obchodech. Někdy je to v oddělení pečiva či ovoce a...

Zemřel český DJ Thomas Coastline. Bylo mu 35 let

Zemřel známý český DJ Thomas Coastline, vlastním jménem Tomáš Malina. V minulosti prodělal rakovinu tlustého střeva. O...

Chci kratší pracovní týden a pět týdnů dovolené, říká Maláčová

Válka o kurzarbeit dospěla do fáze podepisování podmínek mírové dohody. Alespoň to tak působí z úst ministryně práce a...