Článek
Hodnota pH je jedním z klíčových ukazatelů stavu buněk. Její výkyvy doprovázejí řadu závažných onemocnění – např. záněty, neurodegenerativní choroby nebo rakovinu. Právě na schopnost reagovat na změny pH se zaměřil tým vědců z ETH Zürich (Spolková vysoká technická škola v Curychu) vedený Helmou Wennemersovou a Athanasiosem Markosem, který nyní působí na katedře organické chemie Přírodovědecké fakultě Univerzity Palackého (PřF UP) v Olomouci.
„Projekt vznikl na ETH Zürich, kde jsme s kolegy provedli hlavní část experimentů. Po návratu do Olomouce jsem s týmem z ETH projekt dokončoval a podílel se na návrhu a doměřování doplňujících experimentů,“ sdělil Novinkám Markos.
Výzkum vzešel z bioorthogonální chemie, což je relativně nové odvětví organické chemie. Zabývá se vývojem reakcí pro studium biomolekul v jejich přirozeném prostředí. Díky jedinečným vlastnostem těchto reakcí je lze provádět přímo v buňkách nebo celých živých organismech.
Výzkumníci z Olomouce a Curychu vyvinuli novou bioorthogonální reakci citlivou na pH. V živých systémech lze tuto metodu využít při přesném zacílení diagnostických sond nebo léčiv.
„Podařilo se nám zrychlit chemickou reakci uzpůsobenou pro selektivní spojování molekul ve fyziologickém prostředí. Tato reakce využívá netoxická a stabilní činidla a zároveň je citlivá i na malé změny pH. Pomocí systematické studie jsme dosáhli výrazného zvýšení reakční rychlosti, což je pro biologické aplikace zásadní,“ vysvětlil Markos.
Bioorthogonální chemie umožňuje provádět člověkem navržené chemické reakce v živých buňkách a organismech, aniž by narušily jejich přirozené funkce. Díky tomu lze sledovat konkrétní biomolekuly v jejich přirozeném prostředí či cíleně dopravovat léčiva přesně na místo jejich účinku.
Vývoj chemických reakcí, které fungují v tak složitém prostředí, je však mimořádně náročný, protože živé systémy se vyznačují značnou složitostí a přesně vymezenými podmínkami, za nichž mohou chemické procesy probíhat.
Označit nádorové buňky
„V současnosti je známo několik bioorthogonálních reakcí, které fungují spolehlivě i při různých hodnotách pH, což umožňuje značení biomolekul v odlišných fyziologických prostředích. Stále však existuje jen omezený počet metod, které by dokázaly citlivě reagovat na změny pH uvnitř buněk či celých organismů,“ konstatoval Markos.
Vyvinutou metodu vědci otestovali při značení živých buněk. Pomocí speciálně upravených protilátek se jim podařilo selektivně označit nádorové buňky, které se vyznačují kyselým okolím.
„Za mírně kyselých podmínek, typických pro nádorové prostředí, jsme dosáhli výrazně efektivnějšího značení než u zdravých buněk,“ doplnil Markos. Nový přístup podle něj umožňuje přesnější a efektivnější sledování procesů v buňkách a může se stát základem pro vývoj moderních cílených léčiv.
Výsledky výzkumu zaměřeného na vývoj nové bioorthogonální reakce citlivé na pH byly publikovány v prestižním časopise Chem vydavatelství Cell Press.
