„Vědci objevili lék na rakovinu.“ Čas od času se podobné titulky objevují v médiích, byť s představou zázračného všeléku se snad do jejich čtení už nikdo nepouští. „Kdyby to byla pravda, tak už by rakovina byla vážně dávno poražena,“ pousmívá se Stjepan Uldrijan z Biologického ústavu Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, který se výzkumu biologie nádorových buněk věnuje prakticky celou svou kariéru. V jednom ze svých projektů, který byl podpořen Interní grantovou agenturou Lékařské fakulty v rámci nového schématu podpory LF Accelerate, se pustil do vývoje buněčného systému pro efektivnější screening knihoven chemických sloučenin. Projekt však mezitím přešel do další fáze, na jejímž konci by mohlo být nalezení nových léčiv, která by mohla pomáhat pacientům s konkrétním nádorovým onemocněním. Takže ač rakovinu lidstvo asi hned tak neporazí, i díky výzkumné skupině Stjepana Uldrijana Masarykova univerzita do boje s ní přispívá svým ne nevýznamným dílem.
Když jsem si poprvé přečetl, o čem váš projekt je, nabyl jsem dojem, že je až skoro revoluční…
Revoluční bych neřekl, ale možná otevírá další možnosti, jak identifikovat nová léčiva cílící na důležité proteiny v nádorové buňce, které dosud zůstávaly mimo účinnost léčiva. Velká skupina protinádorových léčiv dnes buď cílí na proces syntézy DNA nebo integritu DNA nějak porušují. To je standardní chemoterapie, ale podobně působí i radioterapie. Moderní, specifičtější léky pak často cílí na kinázy, což jsou enzymy, které uvnitř buňky předávají nějaké signály, často o tom, že se má buňka dělit a růst. My se v projektu zaměřujeme na maličko odlišný typ cíle, a to proteosyntetický aparát.
Proč jste se zaměřili právě na něj?
Nádorová buňka musí pro svůj růst ve velkém množství syntetizovat proteiny. Využívá pro to mechanismy, které jsou z velké části shodné s normálními buňkami, nádorová buňka je však na nich kvůli svému rychlému nekontrolovanému růstu více závislá. A my připravujeme systém pro nalezení nových léčiv, která by byla schopna cílit na počáteční fázi proteosyntézy označovanou jako iniciace translace, která je pro nádorovou buňku obzvláště důležitá.
Proč se na ni ve výzkumu necílilo už daleko dřív, jestliže má pro růst nádorových buněk takový význam?
Jedním z důvodů je nedostatek vhodných molekul. Kinázy, které můžeme považovat za dnes běžné cíle, mají mnoho společného. Pokud již máte léčiva, která na ně dokážou cílit, tak je snadnější k nim přidávat další, odvozená. Jestliže však chceme cílit na iniciaci translace, tak moc malých molekul, které by se daly využít jako léky neexistuje. A ty, které existují, respektive ty, které byly doposud popsány, nemají správné vlastnosti, abychom je mohli využít jako léčivo, protože například v organismu nejsou dostatečně stabilní.
Jako laik bych si myslel, že jde o výzkum, který musí ve světě běžet na plné obrátky, uvážím-li, kolik se do výzkumu rakoviny investuje peněz…
Skupiny, které se této oblasti intenzivně věnují a hledají nové molekuly cílící na iniciaci translace, existují. Hlavním omezením je ale způsob identifikace nových inhibitorů. Zatímco testování kinázové aktivity je relativně snadné a může probíhat za podmínek in vitro jako jednoduchá chemická reakce, měření účinnosti translace je technicky náročnější. Náš – dnes už můžu říct vyvinutý – testovací systém vychází z našeho vlastního objevu. Při studiu biologie maligního melanomu jsme objevili dosud nepopsaný molekulární mechanismus, který nám ukázal dříve neznámou cestu, jak lze nové blokátory iniciace translace hledat. Jde tedy o dosud nepopsaný způsob, který je z hlediska praktického provádění výrazně jednodušší než ty doposud používané.
Šlo o záměrný objev?
Přiznám se, že jsme systém pro hledání nebo testování inhibitorů nehledali. Primárně se zabýváme molekulární biologií nádorové buňky, zejména maligního melanomu. V něm je významná signální dráha kinázy ERK, která stimuluje dělení a agresivní růst nádorových buněk, a proto na tuhle dráhu cílí hned několik v současné době používaných léčiv. Ta obvykle zabírají velice rychle, ale po několika měsících se onemocnění bohužel vrací. V rámci hledání mechanismu resistence vůči této léčbě se zjistilo, že často spočívá právě v nadměrné aktivaci iniciace translace zprostředkované proteinovým komplexem eIF4F. Tak jsme se vlastně dostali k této poměrně nové oblasti našeho výzkumu, protože je úzce spojená s biologií a léčbou maligního melanomu. Při tom jsme objevili způsob, jak bychom mohli hledat nové inhibitory cílící na eIF4F.
Wikipedie uvádí, že proteinový komplex eIF4F byl poprvé popsán v roce 1983. Kdy se přišlo na jeho možný význam při léčbě rakoviny?
To vám přesně neřeknu, ale myslím, že souvislost mezi ním a růstem nádorových buněk byla popsána už velice dávno. Zejména v posledních letech se však objevuje stále víc studií poukazujících na to, že pro některé konkrétní agresivní nádory je tento iniciační translační faktor zajímavým cílem pro terapii. S tím samozřejmě vznikají projekty vývoje léčiv cílících na eIF4F. Ve Spojených státech už je jedna konkrétní molekula vycházející z přírodní látky dokonce ve fázi klinického testování.
„Náš projekt by mohl pomoct vyřešit problém s nedostatkem vhodných sloučenin využitelných jako léčiva.“
Vaším primárním záměrem však nebylo objevování nových molekul, na jejichž základě by šlo vyvíjet nová léčiva, ale vývoj systému, který by nalezení těchto molekul usnadnil a značně zefektivnil. Chápu to správně? Jak vůbec tento proces probíhá?
Screening knihoven chemických látek je dnes už při vývoji nových léčiv standardem. Tyto rozsáhlé knihovny se uskladňují v mikrotitračních destičkách, v nichž probíhá také samotné testování. Můžeme sledovat například to, zda nádorové buňky rostou rychleji či pomaleji, nebo vliv chemických látek na konkrétní enzymatickou reakci. Takto můžeme naráz otestovat a srovnat účinky třeba sto tisíc různých molekul.
V čem je váš systém jedinečný?
Námi vyvíjený systém je založený na sledování buněčné odpovědi na testovanou látku, podobně jako většina doposud používaných testovacích systémů. Liší se však tím, že převádí informaci o aktivitě komplexu eIF4F v buňce na změny v produkci enzymu luciferázy, jehož aktivitu lze relativně snadno měřit. V současnosti se sice stále zabýváme vylepšováním testovacího systému, ale jelikož už jsme si ověřili, že funguje, tak plánujeme přejít do další fáze, kdy proběhne vlastní testování knihoven chemických molekul. Tato fáze v původním projektu ani plánována nebyla; motivuje nás však možnost urychlit vývoj léčiv, jež by mohla pomoci pacientům, kteří již přestali odpovídat na ostatní dostupná léčiva.
Jaké látky vlastně plánujete testovat?
Jde o tzv. malé molekuly neboli nízkomolekulární sloučeniny. Nejde tedy o makromolekuly typu nukleových kyselin nebo proteinů, jako jsou třeba protilátky. Existují například knihovny už schválených nízkomolekulárních léčiv, které mohou být testovány na jiném cíli, než pro který byly schváleny. A pokud se ukážou jako funkční, tak je pak snadnější je dostat do praxe. Hodláme se však zaměřit spíše na větší knihovny, které by reprezentovaly pokud možno co největší škálu různých chemických struktur. Z nich pak plánujeme vybrat ty, které budou nejnadějnější pro další chemické úpravy a testování.
Tyto úpravy a další testování budete provádět taky?
To neplánujeme, nebo jen z části. My se primárně zaměřujeme na základní biologii, na to, co se v buňce děje, ne na vývoj léčiv. Vylepšování farmakologických vlastností molekul se věnují medicinální chemici. Ideálně bychom však rádi spolupracovali s nějakou farmaceutickou firmou, která by si ty opravdu zajímavé molekuly mohla licencovat, což ale hodně předbíhám…
Registrujete už z jejich strany zájem?
Terapie nádorových onemocnění je oblast, na kterou se orientuje celá řada farmaceutických firem. Možností však mají tolik, že dokud nebudeme mít v ruce nadějně vyhlížející sloučeninu se správnými vlastnostmi a pokud možno co nejvíc specifickou tak, aby neovlivňovala v buňce nic dalšího a nebyla pro nenádorové buňky příliš toxická, ideálně takovou, kterou by bylo eventuelně možné podat ve formě nějaké tabletky, tak do té doby firmy úplně zájem nemají…
To mě překvapuje, čekal bych, že zájem budou mít výrazný. Ale stejně tak mě překvapilo, když jsem se ve vašem projektu dočetl, že stávající portfolio eIF4F inhibitorů je omezené, jelikož jejich identifikace a charakterizace je nákladná. Myslel bych si, že jde-li o výzkum nádorových onemocnění, nebude žádná částka dost vysoká…
Já si nemyslím, že v tomto případě je tím hlavním omezením cena. Spíš jde o nedostatek vhodných molekul – vhodných kandidátních sloučenin, které by mohly fungovat jako léčiva. Jak jsem už zmiňoval, sloučenin inhibujících eIF4F existuje několik skupin. Některé jsou přírodního původu, některé jsou syntetické, ale nemají ty správné vlastnosti. A jenom úpravami jedné konkrétní přírodní látky se podařilo získat něco, co teď v USA klinicky testují. Náš projekt by však mohl tento problém s nedostatkem vhodných sloučenin vyřešit a otevřít nové možnosti tím, že nabídne nové sloučeniny, které nebyly dosud popsány, které mají správnou biologickou aktivitu a zároveň se budou chovat tak, jak bychom od léčiva čekali čili nebudou mít velké nežádoucí účinky.
Co je pro vás v současné fázi projektu největší výzvou?
Asi to, že jde o něco úplně jiného, než jsem dělal doposud. Je to odbočka od čisté molekulární a buněčné biologie k vývoji léčiv. To znamená úplně jiný způsob myšlení, nové cíle, potřebu nových kontaktů a lidí schopných a ochotných nám pomoci, které ale musíme nejdřív nějak zaujmout a ukázat jim unikátnost toho, co děláme.
Daří se to?
V případě screeningu ano. A teď jde o to, jestliže objevíme nějaké nové zajímavé sloučeniny – a já věřím, že ano – abychom už měli k ruce spolupracovníky, kteří mají zkušenost s jejich další úpravou a vývojem protinádorových léčiv. Tak, abychom ty zajímavé molekuly dovedli co nejblíže ke klinickému testování, kdy už budou atraktivní i pro farmaceutické firmy.
„Motivuje nás možnost urychlit vývoj léčiv, jež by mohla pomoci pacientům, kteří již přestali odpovídat na ostatní dostupná léčiva.“
Vy se nádorovými buňkami zabýváte celou svoji kariéru. Jak moc se výzkum za tu dobu posunul? V novinách se průběžně objevují články s na první pohled senzačními titulky oznamujícími, že „vědci objevili lék na rakovinu“…
Kdyby to byla pravda, tak už by rakovina byla vážně dávno poražena. (usměje se) Ono je důležité si uvědomit, že rakovina není jedna nemoc. Jde o více než sto různých onemocnění a každý typ nádoru je maličko jiný. Klasická chemoterapie a radioterapie se na ně snažila cílit tím, že poškozovala dělící se buňky bez ohledu na to, jakého byly typu. Oproti tomu, cílená terapie vychází ze znalostí molekulární biologie a snaží se zaměřovat na to, co je pro konkrétní typ nádoru specifické. I to ale může být pro cílenou léčbu moc široké a často je tak potřeba jít po jednotlivých mutacích, které dávají vzniknout různým podtypům daných nádorů.
Tak alespoň máme jasno, jaký titulek pro tento text nepoužít…
My ani nemáme ambici vyléčit pomocí nově objeveného léčiva rakovinu. Ale doufám, že budeme schopni pomoci určité skupině pacientů, kteří se stali odolní vůči standardní léčbě cílící na signální dráhu ERK. Což je v případě melanomu bohužel většina. Ale když se vrátím k vaší původní otázce, zrovna na melanomu je pokrok vidět velice. Pokud je včas chirurgicky odstraněn, tak je pacient v podstatě vyléčen. Onemocnění se nesmí začít v těle šířit. V momentě, kdy se tak stane, standardní chemoterapie nebo radioterapie bohužel nezabírá a je jen otázkou času, kdy nemoc pacienta přemůže. Za posledních dvacet let, s nástupem cílených léčiv, se však na základě pochopení mechanismů vedoucích ke vzniku melanomu, podařilo nalézt molekuly inhibující důležité proteiny a schopné zastavit buněčný růst nebo nádorové buňky rovnou zabít. To je podstata cílené léčby. Ta léčiva jsou velice účinná a u velkého procenta pacientů zabírají. Bohužel zatím, kvůli vzniku rezistence, jen na relativně krátkou dobu.
Vy však cílíte na proces, který je univerzálnější, jestli rozumím správně…
Ano, proces iniciace translace je zásadní ve všech rostoucích buňkách. Tím pádem lze předpokládat, že by inhibitor eIF4F mohl najít využití i při léčbě jiných nádorů. Rozhodně však cílená léčba není všelék. Nedá se očekávat, že pomůžeme všem a najdeme lék na všechny nádory.
Takže až se zase někde dočteme, že vědci objevili lék na rakovinu, je třeba takový článek brát s notnou rezervou…
Neřekl bych, že by vědci byli s takovými titulky vůbec srozuměni. (usměje se) Tento typ výzkumu je vždy o nějakém dílčím pokroku. Náš přínos snad bude spočívat v tom, že umožníme nalezení nějaké nové skupiny léčiv, které dosud nebyly k dispozici, a tím přidáme další střípek do mozaiky možností, které budou pro léčbu nádorového onemocnění k dispozici. Ale opakuji, nebude to nějaký všelék. Navíc, od tohoto cíle jsme ještě opravdu daleko. Teprve ve fázi, kdy jsme vyvinuli systém, který toto hledání usnadní.
Pozvání na snídani s Tomášem Kašpárkem v pondělí 7. října tentokrát přijal Jaroslav Štěrba a Regina Demlová, dvě klíčové osobnosti Centra Excelence CREATIC LF MU.
10. září jsme se sešli na první poprázdninové snídani v Knihovně univerzitního kampusu se Stjepanem Uldrijanem a Tomášem Kašpárkem. Jedním z hlavních témat byl aplikovaný výzkum a jeho podpora na Lékařské fakultě MU.