Nanosekundové elektrické pulzy mohou jednou léčit rakovinu – nový objev z Akademie věd ČR

Buněčný cytoskelet si můžeme představit jako takové vnitřní lešení, či kostru každé buňky. Je tvořen spletí proteinových vláken a trubiček, které buňce nejenže poskytují potřebný tvar a mechanickou oporu, ale jsou taktéž nezbytné pro zajištění velké řady buněčných funkcí, jakými jsou buněčné dělení, růst a transport látek mezi buněčnými odděleními.

Tento složitý systém sestává ze tří hlavních složek: mikrofilament, středních filament a mikrotubulů. Právě mikrotubuly jsou jakési trubice, složené ze stavebních kamenů proteinu tubulinu. Mikrotubuly představují dynamické, polárně uspořádané struktury, které jsou schopné se prodlužovat a zkracovat podle toho, co je zrovna potřeba.

Nádorové buňky se v těle nekontrolovaně dělí, mohou se šířit do dalších částí těla a tvořit tzv. metastáze. Zmíněné vlastnosti jsou na remodelování dynamického systému mikrotubulů silně závislé, čehož využívají některé chemické způsoby léčby rakoviny. Ty však většinou působí nejen na buňky rakovinné, ale mají i podstatné vedlejší účinky na ostatní zdravé buňky. Proto je snaha nalézt další metody, jakými buněčné lešení nádorových buněk zacílit a tím znemožnit progres onemocnění. Takovou metodu by jednou mohl poskytnout i přístup, kterým se zabývají vědci z Akademie věd ČR.

Ve svých předchozích pracích zjistili, že kratičké nanosekundové elektrické pulzy dokáží ovlivnit dynamiku izolovaných mikrotubulových struktur. Další postup pak výzkumníci zaměřili na to, aby zjistili, jaký efekt mají tyto elektrické pulzy na přestavování a stabilitu mikrotubulů uvnitř živých buněk.

„Poznání toho, jak přesně krátké elektrické pulzy na mikrotubuly působí, je vzrušující výzva pro další výzkum."

Využili k tomu několik buněčných linií, odvozených od různých typů nádorů. Pomocí fluorescenční mikroskopie a značení protilátkami zjistili, že minimální možné dávky nanosekundových elektropulzů dokáží elegantně a šetrně spustit remodelaci již sestavených buněčných mikrotubulů, namísto jejich destrukce.

Tyto zajímavé poznatky by mohly pomoci nejen ve výzkumu rakoviny, ale také v biotechnologickém výzkumu, vyvíjejícím různé umělé adaptivní materiály. Co se samotného rakovinného bujení týče, bude třeba dále prozkoumat, jak silné a jak časté elektropulzy bude možné použít a jak docílit přesného zacílení specificky nádorových buněk tak, aby životnost zdravých buněk zůstala zachována.

Studii, nedávno publikovanou v časopise Advanced Biosystems, provedl tým z Ústavu molekulární genetiky AV ČR pod vedením Pavla Drábera, vedoucího Oddělení biologie cytoskeletu, ve spolupráci s vědci z Ústavu fotoniky a elektroniky AV ČR, Fyziologického ústavu AV ČR a Univerzity ve francouzském Limoges.

„Poznání toho, jak přesně krátké elektrické pulzy na mikrotubuly působí, je vzrušující výzva pro další výzkum," tvrdí Michal Cifra, jehož tým Bioelektrodynamiky z Ústavu fotoniky a elektroniky se na výzkumu podílel. Nadále pak vědci pokračují ve zkoumání mechanismů působení krátkých elektrických a elektromagnetických pulzů na proteinové systémy. Doufejme tedy, že se již v nedaleké budoucnosti dočkáme dalších fascinujících poznatků.

Zdroj: Akademie věd ČR

Originální publikace: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adbi.202000070

Zdroj úvodního obrázku: National Cancer Institute, Unsplash