Ak teplota stúpa, živý organizmus na to reaguje tvorbou zvláštnych zlúčenín nazývaných „proteíny tepelného šoku“. Takto reaguje človek, takto reaguje mačka, takto reaguje každý tvor, keďže pozostáva zo živých buniek. Avšak nielen zvýšenie teploty vyvoláva syntézu proteínu tepelného šoku chlamýdií a iných druhov. Silný stres často vyvoláva situácie.
Všeobecné informácie
Keďže bielkoviny tepelného šoku telo produkuje iba v špecifických situáciách, majú množstvo rozdielov od bežne produkovaných zlúčenín. Obdobie ich tvorby je charakterizované inhibíciou expresie hlavného proteínového poolu, ktorý hrá dôležitú úlohu v metabolizme.
Eukaryoty HSP-70, prokaryoty DnaK sú rodinou, v ktorej vedci skombinovali proteíny tepelného šoku, ktoré sú dôležité pre prežitie na bunkovej úrovni. To znamená, že vďaka takýmto zlúčeninám môže bunka ďalej fungovať aj v situácii, keď tomu odoláva stres, teplo a agresívne prostredie. Proteíny tejto rodiny sa však môžu podieľať aj na procesoch prebiehajúcich za normálnych podmienok.
Biológia na mikroskopickej úrovni
Ak sú domény 100% identické, potom eukaryotov, prokaryotov je viacviac ako 50 % homológne. Vedci dokázali, že v prírode je spomedzi všetkých proteínových skupín práve 70 kDa HSP jedným z najkonzervatívnejších. Štúdie venované tomuto sa uskutočnili v rokoch 1988 a 1993. Pravdepodobne sa tento jav dá vysvetliť prostredníctvom funkcie chaperónu, ktorá je súčasťou proteínov tepelného šoku v intracelulárnych mechanizmoch.
Ako to funguje?
Ak vezmeme do úvahy eukaryoty, potom sa gény HSP indukujú pod vplyvom tepelného šoku. Ak nejaká bunka unikla stresovým podmienkam, potom sú faktory prítomné v jadre, cytoplazme, ako monoméry. Táto zlúčenina nemá DNA väzbovú aktivitu.
Pri stresových podmienkach sa bunka správa nasledovne: Hsp70 sa odštiepi, čo iniciuje produkciu denaturovaných proteínov. HSP tvorí triméry, aktivita mení svoj charakter a ovplyvňuje DNA, čo nakoniec vedie k akumulácii komponentov v bunkovom jadre. Proces je sprevádzaný mnohonásobným zvýšením transkripcie chaperónu. Samozrejme, situácia, ktorá to vyvolala, časom pominie, a kým sa tak stane, Hsp70 môže byť opäť zahrnutý do HSP. Aktivita spojená s DNA vyprchá, bunka pokračuje v práci, akoby sa nič nestalo. Tento sled udalostí bol odhalený už v roku 1993 v štúdiách o HSP, ktoré vykonal Morimoto. Ak je organizmus ovplyvnený baktériami, potom sa HSP môžu sústrediť na synoviu.
Prečo a prečo?
Vedci zistili, že HSP vznikajú ako výsledokvplyv rôznych negatívnych, život ohrozujúcich situácií pre bunku. Stresujúce, škodlivé vplyvy zvonku môžu byť mimoriadne rôznorodé, ale vedú k rovnakému variantu. Vďaka HSP bunka prežíva pod vplyvom agresívnych faktorov.
Je známe, že HSP sa delia do troch rodín. Okrem toho vedci zistili, že existujú protilátky proti proteínu tepelného šoku. Rozdelenie do skupín HSP sa robí s prihliadnutím na molekulovú hmotnosť. Tri kategórie: 25, 70, 90 kDa. Ak je v živom organizme normálne fungujúca bunka, tak v jej vnútri budú určite rôzne navzájom zmiešané bielkoviny, dosť podobné. Denaturované bielkoviny, ale aj nesprávne poskladané sa vďaka HSP môžu opäť stať riešením. Okrem tejto funkcie však existujú aj ďalšie.
Čo vieme a čo hádame
Proteín tepelného šoku chlamýdií, ako aj iných HSP, nebol doteraz úplne preskúmaný. Samozrejme, existujú skupiny proteínov, o ktorých majú vedci pomerne veľké množstvo údajov, a existujú aj také, ktoré ešte treba zvládnuť. Teraz však veda dosiahla úroveň, kedy nám poznatky umožnia povedať, že v onkológii môže byť proteín tepelného šoku skutočne užitočným nástrojom na porazenie jednej z najstrašnejších chorôb nášho storočia – rakoviny.
Vedci majú najväčšie množstvo údajov o HSP Hsp70, ktorý sa môže viazať na rôzne proteíny, agregáty, komplexy,aj s nenormálnymi. Postupom času dochádza k uvoľneniu sprevádzanému pripojením ATP. To znamená, že v bunke sa opäť objaví roztok a proteíny, ktoré prešli nesprávnym procesom skladania, môžu byť znovu podrobené tejto operácii. Hydrolýza, väzba ATP sú mechanizmy, ktoré to umožnili.
Anomálie a normy
Je ťažké preceňovať úlohu proteínov tepelného šoku pre živé organizmy. Každá bunka vždy obsahuje abnormálne proteíny, ktorých koncentrácia sa môže zvýšiť, ak sú na to vonkajšie predpoklady. Typickým príbehom je prehriatie alebo infekcia. To znamená, že na pokračovanie životnosti bunky je naliehavé generovať väčšie množstvo HSP. Aktivuje sa transkripčný mechanizmus, ktorý spustí produkciu bielkovín, bunka sa prispôsobí meniacim sa podmienkam a funguje ďalej. Spolu s už známymi mechanizmami je však potrebné ešte veľa objaviť. Predovšetkým protilátky proti proteínu tepelného šoku chlamýdií sú takým pomerne veľkým poľom pre činnosť vedcov.
HSP, keď sa polypeptidový reťazec zvýši a ocitnú sa v podmienkach, ktoré umožňujú nadviazať s ním vzťah, vyhnúť sa nešpecifickej agregácii a degradácii. Namiesto toho sa skladanie vyskytuje normálne, s potrebnými sprievodcami zapojenými do procesu. Hsp70 je navyše potrebný na rozvinutie polypeptidových reťazcov za účasti ATP. S HSP je možné dosiahnuť, že nepolárne oblasti sú tiež ovplyvnené enzýmami.
HTS a medicína
V Rusku vedci FMBA dokázali vytvoriť nový liek pomocou proteínu tepelného šoku na jeho výrobu. Vedcami prezentovaný liek na rakovinu už prešiel prvotným testom na experimentálnych hlodavcoch postihnutých sarkómami a melanómami. Tieto experimenty nám umožnili s istotou povedať, že v boji proti onkológii sa urobil významný krok vpred.
Vedci navrhli a dokázali dokázať, že proteín tepelného šoku je liek, alebo skôr sa môže stať základom pre účinný liek, a to najmä vďaka tomu, že tieto molekuly vznikajú v stresových situáciách. Keďže sú pôvodne produkované telom na zabezpečenie prežitia buniek, predpokladá sa, že správnou kombináciou s inými liekmi možno bojovať aj s nádorom.
HSP pomáha lieku odhaliť choré bunky v chorom tele a vyrovnať sa s nesprávnosťou DNA v nich. Očakáva sa, že nový liek bude rovnako účinný pri akomkoľvek podtype malígnych ochorení. Znie to ako rozprávka, ale lekári idú ešte ďalej – predpokladajú, že liek bude dostupný v absolútne každej fáze. Súhlasíte, že takýto proteín tepelného šoku z rakoviny, keď prejde všetkými testami a potvrdí svoju spoľahlivosť, sa stane neoceniteľným prínosom pre ľudskú civilizáciu.
Diagnostikovať a liečiť
Najpodrobnejšie informácie o nádeji modernej medicíny poskytol Dr. Simbirtsev, jeden z tých, ktorí pracovali na vytvorení lieku. Z jeho rozhovorudá sa pochopiť, akou logikou vedci vytvorili liek a ako by mal priniesť účinnosť. Okrem toho je možné vyvodiť závery, či proteín tepelného šoku už prešiel klinickými skúškami alebo je stále pred nami.
Ako už bolo spomenuté vyššie, ak telo neprežíva stresové podmienky, tak produkcia BS prebieha vo výnimočne malom objeme, no so zmenou vonkajšieho vplyvu výrazne stúpa. Normálny ľudský organizmus zároveň nie je schopný produkovať také množstvo HSP, ktoré by pomohlo poraziť vznikajúci malígny novotvar. "Čo sa stane, ak sa HTS zavedie zvonku?" – mysleli si vedci a urobili z tejto myšlienky základ pre štúdiu.
Ako to má fungovať?
Na vytvorenie nového lieku vedci v laboratóriu znovu vytvorili všetko potrebné na to, aby živé bunky začali produkovať HSP. Na to bol získaný ľudský gén, ktorý prešiel klonovaním pomocou najnovšieho vybavenia. Baktérie študované v laboratóriách sa menili, až kým nezačali nezávisle produkovať vedcami tak vyhľadávaný proteín.
Vedci na základe informácií získaných počas výskumu dospeli k záverom o účinku HSP na ľudský organizmus. Na tento účel bolo potrebné zorganizovať röntgenovú difrakčnú analýzu proteínu. Nie je to vôbec jednoduché: museli sme poslať vzorky na obežnú dráhu našej planéty. Je to spôsobené tým, že pozemské podmienky nie sú vhodné pre správny, rovnomerný vývoj kryštálov. A tu sú kozmicképodmienky umožňujú získať presne tie kryštály, ktoré vedci potrebovali. Po návrate na svoju domovskú planétu boli experimentálne vzorky rozdelené medzi japonských a ruských vedcov, ktorí sa pustili do ich analýzy, ako sa hovorí, bez straty sekundy.
A čo našli?
Zatiaľ čo práca v tomto smere stále prebieha. Zástupca skupiny vedcov povedal, že je možné presne stanoviť: neexistuje presné spojenie medzi molekulou HSP a orgánom alebo tkanivom živej bytosti. A to hovorí o všestrannosti. To znamená, že ak proteín tepelného šoku nájde uplatnenie v medicíne, stane sa okamžite všeliekom na obrovské množstvo chorôb – bez ohľadu na to, ktorý orgán je postihnutý malígnym novotvarom, dá sa vyliečiť.
Spočiatku vedci vyrábali liek v tekutej forme - injekčne sa podáva testovaným subjektom. Ako prvé vzorky na testovanie produktu boli odobraté potkany a myši. Podarilo sa identifikovať prípady vyliečenia v počiatočnom aj neskorom štádiu vývoja choroby. Súčasná fáza sa nazýva predklinické skúšky. Vedci odhadujú načasovanie jeho dokončenia minimálne na rok. Potom je čas na klinické skúšky. Na trhu bude nový liek, možno všeliek, dostupný o ďalšie 3-4 roky. Podľa vedcov je však toto všetko skutočné, iba ak projekt nájde financie.
Čakať alebo nečakať?
Sľuby lekárov samozrejme znejú lákavo, no zároveň oprávnene vyvolávajú nedôveru. Ako dlho ľudstvo trpí rakovinou, koľko má obetítáto choroba bola v posledných desaťročiach a tu sľubujú nielen účinný liek, ale skutočný všeliek - z akéhokoľvek druhu a kedykoľvek. ako tomu môžeš veriť? A čo je horšie - veriť, ale nie čakať, alebo čakať, ale ukáže sa, že náprava nie je vôbec taká dobrá, ako sa očakávalo, ako bolo sľúbené.
Vývoj lieku je technika genetického inžinierstva, teda najpokročilejšia oblasť medicíny ako vedy. To znamená, že s náležitým úspechom by výsledky mali byť skutočne pôsobivé. To však tiež znamená, že proces je mimoriadne nákladný. Investori sú spravidla ochotní investovať pomerne veľa peňazí do sľubných projektov, ale keď je téma taká profilovaná, tlak je vysoký a časový rámec je dosť nejasný, riziká sú hodnotené ako obrovské. Toto sú teraz optimistické predpovede na 3-4 roky, ale všetci experti na trhu si dobre uvedomujú, ako často sa časový rámec posúva až na desaťročia.
Úžasné, neuveriteľné…alebo je to tak?
Biotechnológia je oblasť, ktorá je pre laikov uzavretá do pochopenia. Preto môžeme len dúfať v slová „úspech predklinických testov“. Pracovný názov lieku bol „Proteín tepelného šoku“. HSP je však len hlavnou zložkou lieku, ktorý sľubuje prielom na trhu protirakovinových liekov. Okrem neho sa očakáva, že zloženie bude obsahovať množstvo užitočných látok, ktoré budú zárukou účinnosti produktu. A to všetko bolo možné vďaka tomu, že najnovšie štúdie HSPukázali, že molekula nielen pomáha chrániť živé bunky pred poškodením, ale je aj akýmsi „ukazovákom“pre imunitný systém, ktorý pomáha identifikovať, ktoré bunky sú postihnuté nádorom a ktoré nie. Jednoducho povedané, keď sa HSP objaví v tele v dostatočne vysokej koncentrácii, vedci dúfajú, že imunitná odpoveď zničí choré elementy sama.
Dúfaj a čakaj
V súhrne môžeme povedať, že novinka proti nádoru je založená na tom, že samotné telo má liek, ktorý by mohol novotvar zničiť, len je od prírody dosť slabý. Koncentrácia je taká nízka, že o nejakom terapeutickom účinku sa ani nesníva. Zároveň sa HSP čiastočne nachádzajú v bunkách, ktoré nie sú postihnuté nádorom, a molekula z nich nikam „neodíde“. Preto je potrebné dodávať užitočnú látku zvonku - aby ďalej priamo ovplyvňovala ovplyvnené prvky. Mimochodom, zatiaľ čo vedci predpokladajú, že liek nebude mať ani vedľajšie účinky - a to je s takým vysokým výkonom! A toto „kúzlo“vysvetľujú tým, že štúdie ukázali, že neexistuje žiadna toxicita. Konečné závery však budú urobené, keď sa skončia predklinické skúšky, čo si vyžiada najmenej rok.
