#Michaela Vojníková na svojom Instagrame Chémia života popularizuje chémiu. Len 28-ročná doktorandka v oblasti nanotechnológií v Stredoeurópskom technologickom inštitúte (CEITEC) v Brne sa tiež stala súčasťou rebríčka Forbes 30 pod 30 v kategórii Veda a vzdelávanie.
Pôsobili ste aj v Kalifornskej univerzite v San Diegu, ak by ste mali porovnať výskum tam a v Čechách, v čom vidíte najväčšie rozdiely?
Myslím si, že najväčší rozdiel je v prístupe k riešeniu daného projektu. V USA som bola v tíme, ktorý je zameraný na to, aby bol inovatívny, aby bol pionierom v rôznych oblastiach. Preto sa kladie dôraz na to, aby mal výskum čo najväčší dopad, aby svetu ukázal novosť. Nie je tam úplne čas na optimalizácie, pretože tam chcú dať základ svetu a svet to môže ďalej rozvíjať a zdokonaľovať.
V Česku pôsobím v tíme, kde sme všetci až príliš veľkí detailisti a niekedy sa až zbytočne zasekneme na tom, aby sme mali čo najdokonalejší výsledok. Dôraz sa kladie práve na množstvo optimalizácií, čo má za následok aj menší počet publikácií. Ale otázka kvality a kvantity bola vo vzduchu vždy a každý má na to svoj názor, čo je lepšie.
Ďalším rozdielom bolo aj fungovanie tímu. Zdá sa mi, že v Spojených štátoch kladú viac dôraz na individualizmus než na prácu v kolektíve, ktorú poznám z nášho českého tímu.
Skúmate teranostatické nanočastice, ktoré dokážu liečiť nádorové tkanivo bez závažných vedľajších účinkov. Čo sú vlastne teranostatické nanočastice?
Pojem teranostika v sebe ukrýva dva pojmy, ktoré sú vzájomne prepojené – terapiu a diagnostiku. K pomenovaniu teranostiky došlo, keď sa vedci snažili zaradiť využitie rádioaktívnych izotopov v medicíne, napríklad rádioaktívny jód. Tie sa dajú odhaliť pomocou diagnostickej metódy, ktorou súčasťou je liečba ožarovaním.
Avšak, existuje niekoľko publikácií, ktoré zmieňujú, že takéto žiariče dokážu spustiť napríklad rakovinu krvi. Preto sa niektorí vedci obrátili k bezpečnejšej ceste teranostických nanočastíc. Tie si môžeme predstaviť ako guľatú klietku, ktorá má na svojom povrchu alebo vo vnútri nielen diagnostické molekuly, ale taktiež terapeutické lieky, vďaka čomu tieto lieky vieme dopraviť na presne určené miesto.
Výhodou teranostiky je, že dokážeme sledovať osud liečiva v tele a ak je to potrebné, spustiť terapiu. Keďže takto presne dokážeme určiť, koľko liečiva sa nahromadilo v nádore, vieme upravovať množstvo liečiva každému pacientovi individuálne.
Kto je Michaela Vojníková?
Za svoj výskum zameraný na neinvazívnu liečbu rakoviny s pomocou nanočastíc získala Michaela prestížne ocenenia, ako sú Fulbrightovo štipendium, Brno Ph.D. Talent, Cenu nadácie Tatra banky, Falling Walls Lab Winner a účasť na EU TalentON. Mladá vedkyňa prostredníctvom prednášok prepája verejnosť s vedou a podporuje ženy vo vede. Teranostatické nanočastice, ktorým sa Michaela venuje, dokážu vyliečiť nádory bez závažnejších vedľajších účinkov, čo je ich obrovskou výhodou oproti chemoterapii. Michaela vďaka Fulbrightovému štipendiu dokázala vyvinúť z týchto nanočastíc nanorobotov, ktorí oveľa efektívnejšie a rýchlejšie vyliečili nádorové tkanivo v porovnaní s chemoterapiou.
Výskumne sa zaoberáte špeciálne lipidovými nanočasticami, ktoré umožňujú prenos genetického materiálu do bunky. Čo to vlastne tie lipidy sú?
Lipidové nanočastice môžu prenášať aj genetický materiál. Počas môjho doktorandského štúdia som vyvinula niekoľko typov lipidových nanočastíc, ktoré slúžia na dopravu genetického materiálu, či iné malé molekulárne liečivá. Takto zvyšujú množstvo dopraveného liečiva, a teda aj jeho efektivitu.
Zvolila som také častice, ktoré sú zložené z lipidov, čiže tukov. Konkrétne ide o fosfolipidy, ktoré nájdeme aj v samotných bunkových membránach, kde ich funkciou vzniká charakteristická fosfolipidová dvojvrstva. Tá je podobná dvojvrstve v bunkách, vďaka čomu s nimi dokážu prirodzene spolupracovať.
Snažíte sa liečivo uzavrieť do podoby nanočastíc tak, aby sa naviazali iba na nádorové tkanivo, vďaka čomu nepostihnú aj zdravé tkanivo. Akým spôsobom ich dokážete presne zamerať na daný nádor, aby sa nerozptýlili aj v iných častiach tela?
Existujú dva spôsoby cielenia nanočastíc na nádorové tkanivo, ktoré sa využíva v nanomedicíne – aktívne a pasívne. Nádorové tkanivo sa významne odlišuje od zdravého tkaniva, pretože má odlišnú štruktúru ciev. Keďže sa snaží prijať čo najviac živín, aby rástlo, narušuje si cievy. Oddeľuje od seba výstelku ciev, čím si zabezpečuje väčší prietok krvi.
Rozmer týchto medzier medzi bunkami je 100 až 800 nanometrov, a preto sa nanočastice primárne zhromaždia tam. Vďaka prietoku krvi sa tam naženú a väčšinou nedokážu „utiecť“ naspäť do krvného riečiska. To sa nazýva pasívne cielenie.
V prípade aktívneho cielenia sa využívajú molekuly, ktoré vedia interagovať so špecifickými receptormi na povrchu rakovinových buniek, a tak prenikajú primárne do nádoru.
Avšak, vo vedeckej obci sa menej spomína fakt, že rozdiel medzi aktívnym a pasívnym cielením je u človeka minimálny, preto som sa vo svojom výskume radšej rozhodla zamerať na vytvorenie dlhodobo stabilných častíc, ktoré dokážu zotrvať jeden rok pri laboratórnej teplote. Namiesto toho, aby sme si lámali hlavu nad správne cieliacou nanočasticou.
Ako vložíte túto nanočasticu do tela?
Jednoducho ju vpichnem do žily. Prebieha to obdobne ako chemoterapia s rozdielom, že sa vďaka nanočasticiam dostáva do nádoru vysoká koncentrácia liečiv, a teda aj liečba trvá kratšie.
Čo je najväčšími výhodami lipidových nanočastíc, ak by sme ich mohli využívať pri liečbe rakoviny?
Lipidová nanočastica sa po preniku do krvného riečiska správa ako kvapôčka krvi, pretože vďaka hydrofilným hlavičkám na seba naviaže molekuly vody. Preto sú pre imunitný systém vo väčšine prípadov neviditeľné, čo znamená, že ich telo dokáže jednoducho rozložiť.
Aj keď sa pohybujeme v najmenších rozmeroch, ťažko sa nám predstavuje, nakoľko výrazne veľký je tam povrch, ktorý dokáže slúžiť na rýchle modifikácie. Ja tam napríklad pridávam motory, ktoré vytvoria z nanočastice robota. Na takýto povrch môžeme veľmi jednoducho pripájať rôzne proteíny či iné molekuly, ktoré dokážu vylepšiť vlastnosti nanočastice. Významnou vlastnosťou je tiež možnosť obaľovať vysokú koncentráciu liečiv.
Majú tieto lipidové nanočastice aj nejaké negatíva?
Samozrejme. Každá látka má vždy svoje pozitíva a aj negatíva, ale všetko závisí od použitej koncentrácie. Keďže ide o častice tukovej povahy, veľakrát končia v pečeni, kde sa nachádzajú všetky potrebné enzýmy na rozklad tukov.
Ak sa takáto lipidová nanočastica nenavrhne správne, namiesto nádoru môžu končiť v pečeni a tam vytvárajú penovité bunky, ktoré môžu upchávať cievy. Preto sa musí pri dizajne klásť veľká dôraz na typ použitých lipidov. Bohužiaľ, farmaceutický priemysel prihliada najmä na to, aby bolo výsledné liečivo lacné z hľadiska výroby.
Máte predstavu, za aký čas dokážu tieto lipidové nanočastice vyliečiť daný nádor?
Závisí to od typu nádoru, preto je to veľmi ťažké zodpovedať. Niektoré nádory majú viac a niektoré menej porušenú výstelku ciev. Nanočastice sú taktiež najúčinnejšie pri nádoroch, ktoré netvoria metastázy, ale takých je pomenej.
Pacient je často diagnostikovaný až vo fáze, keď má metastázy po tele. Osobne to vidím ako možnosť budúceho zamerania vo výskume – cieliť a ničiť metastázy. Avšak, predbežné výsledky z liečby myšacích nádorov hrubého čreva a konečníka ukazujú, že nádor sa významne zmenšil po 20 dňoch. Výsledky ale budeme publikovať neskôr.
Na ktorý typ rakoviny by boli tieto lipidové nanočastice najvhodnejšie?
Pre solídne typy nádorov, čiže pre nádory, ktoré sú niekde v tele uložené a fyzicky majú nejakú svoju hmotu. Napríklad, leukémia nepatrí medzi takéto typy nádoru, ale nádor v pečeni už áno.
Už ste spomenuli, že účinnosť týchto nanočastíc testujete, aké máte zatiaľ výsledky?
Mám rozbehnutých niekoľko projektov zameraných na rôzne typy nádorov a s rôznymi terapeutickými látkami. Pri rakovine hrubého čreva a konečníka sa niekoľko myší v skupine plne vyliečilo.
V prípade nádoru prsníka sa tumor zmenšil výrazne v porovnaní so skupinou s cytostatikom. Avšak, aktuálne som vďaka Fulbrightovému štipendiu dokázala z týchto nanočastíc vyvinúť nanorobotov a keď som ich účinok testovala na myšiach, nazhromaždili sa v nádorových bunkách ešte výraznejšie.
Zvolili ste liečivo elipticín, ako funguje?
Elipticín po doprave do bunky interaguje s DNA, dostane sa medzi jej bázy a zabráni tak fungovaniu enzýmom, ktoré sú zodpovedné za replikáciu DNA. Vybrali sme si ho z toho dôvodu, pretože silne odpudzuje vodu, tým pádom je samo o sebe nízko rozpustné a nie je ho možné dopraviť efektívne v krvnom riečisku. Ale ak ho vložíme práve do nanočastice, tak sa dokáže dopraviť do bunky bez problémov a spôsobiť liečbu. Nerozpúšťa sa totiž vo vode, a teda ani v krvi.
V jednom podcaste ste spomenuli, že si telo dokáže vytvárať protilátky už aj na nanočastice. Akým spôsobom toto skomplikovalo váš výskum?
Telo sa pri skoro každom požití tabletiek, či nanášaní kozmetiky dostalo do kontaktu s látkami nazývanými PEG, ktorými sa pokrývajú nanočastice, aby boli neviditeľné v tele. Bolo popísaných niekoľko štúdií, že u pacientov sa vytvorili v tele na PEG protilátky. Avšak, nie je to u každého z nás.
Ja by som to, úprimne, nepopísala ako komplikáciu, pretože všetko otvára dvere ďalším a ďalším výskumom. S mojím kolegom sme začali pracovať na výskume, kde budeme porovnávať rôzne modifikácie povrchov, ktoré zabezpečujú neviditeľnosť. Pokúsime sa teda zistiť, čo je najlepšia alternatíva.
Chemoterapia má množstvo vedľajších účinkov, je možné, že liečba pomocou nanočastíc ich obmedzí či úplne odstráni? Môžu zvrátiť napríklad vypadávanie vlasov, nechuť do jedla či stratu motoriky?
Nanočastice umožňujú dopravu vysokej koncentrácie liečiv do nádoru v porovnaní s voľným cytostatikom. Preto by liečba mala byť omnoho účinnejšia, pacient by nemusel absolvovať množstvo terapeutických sedení, a teda by sme sa mohli vyhnúť množstvu vedľajších účinkov, akými je práve vypadávanie vlasov z dôvodu vysokej koncentrácie liečiva v dlhodobom meradle.
S ktorými ďalšími látkami by sme ich museli kombinovať pri liečbe rakoviny, aby boli čo najúčinnejšie?
Čaro nanočastíc je v tom, že sme schopní napustiť do kapsuly aj viacero rôznych liečiv v rámci jednej nanočastice, a tak zabezpečiť účinnejšiu terapiu. Dnes sa tiež používa takýto koktail chemoterapeutík, ale opäť dlhodobo a vo vysokých dávkach.
Bude potrebná ešte nejaká ďalšia liečba?
Tiež to závisí od druhu nádoru. Po množstve vypočutých prednášok od onkológov viem, že pokiaľ je možné nádor operatívne odstrániť, tak je to najlepšia voľba. Predpokladám, že táto kombinácia sa bude využívať aj naďalej.
Máte predstavu, do koľkých rokov by sme mohli v praxi začať využívať nanočastice pri liečbe rakoviny?
V praxi sa pri liečbe rakoviny nanočastice využívajú už od roku 1995. Prvým takýmto liečivom bola lipidová nanočastica Doxil. Ide o lipozóm, ktorý sa využíva napríklad na liečbu karcinómu prsníka či vaječníkov. Avšak, tieto nanočastice nemajú úplne najlepšiu kvalitu. Nemajú dlhodobú stabilitu, nie sú rovnaké, čo je kvôli pokroku v nanomedicíne už neatraktívne.
Samotný Doxil síce znižuje možnosť zlyhania srdca, čo je vedľajší účinok terapie látkou, ktorú obsahuje, ale má kvôli svojej nestabilite v krvnom riečisku iné vedľajšie účinky, napríklad hromadenie v koži a vyvolanie alergických reakcií. Ale keď sa na to pozrieme, tak bezpečnosť látky sa výrazne zlepšila.
V klinike zatiaľ nepoznám akceptované nanoteranostikum, ktoré by pomohlo vytvoriť terapiu šitú človeku na mieru. Verím však, že prvé nanoteranostiká sa dostanú na trh v najbližších rokoch, pretože pokrok v tejto oblasti je neuveriteľný. Uvidíme, ako k tomu pristúpi regulácia, pretože na nanočastice sa po pandémii Covid pozerá omnoho detailnejšie.
Zdieľať na
Zdieľaní