Nanoléčiva – genová terapie pod taktovkou nanodiamantů

Genová terapie je fascinující metodou, která umožňuje zavedení genetické informace (DNA/RNA…) do nitra buňky, kde může plnit svou terapeutickou funkci. Na Ústavu organické chemie a biochemie AV ČR v Dejvicích ve spolupráci s Mikrobiologickým ústavem AV ČR v Krči se skupina dr. Petra Cíglera a dr. Veroniky Benson a v ní i studenti z VŠCHT zaměřují na dopravování krátkých úseků DNA/RNA do vnitřku rakovinných buněk pomocí nanodiamantových částic (ND) s povrchovou polymerní vrstvou nesoucí kladný náboj (viz obr. 1a). Unikátními vlastnostmi nanočástic je jejich malá velikost a enormně velká plocha, kterou poskytují. Volba materiálu nanočástic pak určuje řadu dalších zajímavých vlastností. ND se vyznačují vysokou biokompatibilitou (tělo si takového materiálu takřka nebude všímat), či schopností produkovat fluorescenční záření po osvícení laserovým světlem (jistě si vzpomínáte na fosforescenční hvězdičky, které po nasvícení lampičkou ve tmě svítili na stropě – princip je obdobný). Zdrojem fluorescenčního záření mohou být bodové poruchy v krystalové mříži diamantu, které jsou záměrně ve struktuře  vytvářeny. Těchto „nedokonalostí“ se pak v praxi využívá např. pro sledování polohy ND uvnitř buňky.

Bohužel nic není tak jednoduché, jak se zdá a ani ND nejsou výjimkou. Problém nastává již v okamžiku, kdy jsou ND vloženy do fyziologických podmínek (krev, plazma, fyziologický roztok, …). Takové prostředí zpravidla vyvolává jejich shlukování neboli agregaci a částečnou ztrátu jejich vlastností. Výsledkem je pak stav připomínající zrnka písku nasypaná do sklenice vody. Po krátké chvíli se všechna zrnka usadí na dně. Naproti tomu ND rozpuštěné v prostředí, které se jim zamlouvá (obr. 1b), mohou díky své velikosti dlouhodobě zůstávat v roztoku a jejich přítomnost lze ověřit prosvícením laserovým svazkem. Část paprsku se rozptyluje na jejich povrchu a v roztoku je možné okem pozorovat světelnou stopu.

V této chvíli přicházejí na řadu koloidní a syntetičtí chemikové, kteří na povrchu ND umí vypěstovat polymerní vrstvu chránící částice ve fyziologických podmínkách. Celý proces si můžeme představit jako vypěstování úhledného trávníku na zahradě, kde byla původně jen hlína. Zmíněná vrstva částice nejen chrání, ale propůjčuje jim i další užitečné vlastnosti. Jednou z nich je kladný náboj, který umožňuje elektrostatickou vazbu se záporně nabitými molekulami DNA/RNA a následný vstup do buněčného prostoru. Uvnitř buňky dochází k uvolnění funkčních DNA/RNA molekul z povrchu ND a započíná tak terapeutický proces.

Ačkoliv se takováto vize léčby může jevit jako nereálná, není to tak dlouho, co byly oficiálně schváleny první léčebné metody založené na genové terapii. To však nic nemění na faktu, že genová terapie i nanotechnologie skýtají potenciální rizika, která mohou mít fatální následky v globálním měřítku. Je proto potřeba veškeré kroky pečlivě a objektivně promýšlet.

Reference (obrázky):

Autor textu je doktorským studentem VŠCHT Praha působícím na ÚOCHB AV ČR a MBÚ AV ČR.