Začátkem září obletěla český akademický svět zpráva, že dva prestižní ERC granty směřují na Univerzitu Karlovu. Jeden z nich získala vědkyně 1. lékařské fakulty dr. Andrea Gálisová, která působí v laboratoři v IKEM. Grant určený na podporu mladých vědců využije na svůj výzkum zaměřený na extracelulární vezikuly. Cílem je vyvinout postupy, jak extracelulární vezikuly využít k léčebným a diagnostickým účelům. Získat ERC grant nebylo vůbec jednoduché a proces výběrového řízení zabral mnoho měsíců.
Extracelulární vezikuly jsou malé váčky tvořené buněčnou membránou, které se z buňky uvolňují do mimobuněčného prostředí. Jejich rozměry se počítají v nanometrech, což v minulosti ztěžovalo jejich výzkum. Již nějakou dobu se ale ví, že mají transportní funkci. Přenáší nukleové kyseliny, proteiny a signální molekuly z jedné buňky do druhé a slouží tak k mezibuněčné komunikaci. Svoji roli hrají například i v komunikaci nádorových buněk. Andrea Gálisová a její tým teď chtějí transportní funkci váčků využít. Budou se snažit upravit je tak, aby dokázaly cíleně doručovat léčiva, zobrazovací látky nebo membránové proteiny do vybraných tkání a buněk. Jak budou postupovat, přibližuje dr. Gálisová: „Extracelulární vezikuly budeme tzv. dekorovat, to znamená přidávat na jejich povrch různě modifikované proteiny s různými funkcemi, například aby vezikuly směřovaly do určité tkáně, a budeme funkci těchto proteinů testovat ve vztahu k různým typům buněk.“
Zašpuntovat proteinové kanály
Úpravám těchto proteinů se bude v týmu Andrey Gálisové věnovat její spolupracovník dr. Jiří Zahradník z Laboratoře proteinového inženýrství v BIOCEV 1. LF UK. Jiří Zahradník na příkladu vysvětluje, jak mohou extracelulární vezikuly absorbovat léčivo a s čím se musí jako proteinový inženýr vyrovnat: „Dr. Gálisová vyvinula velmi inovativní způsob, jak naplnit extracelulární vezikuly vybranou chemickou látkou, třeba právě léčivem. Princip spočívá ve využití proteinových kanálů, jejichž funkcí je transport drobných molekul. Extracelulární vezikuly nesoucí tyto kanály se vloží do roztoku s vysokou koncentrací vybrané látky a kanály samy zajistí její přenos dovnitř vezikul. Problém nastává ve chvíli, kdy jsou vezikuly látkou naplněny. Proteinové kanály jsou totiž obousměrné, takže hrozí únik látky ven,“ vysvětluje dr. Zahradník s tím, že jeho úlohou je navrhnout vhodné inhibitory, které se na kanály navážou a uzavřou je, aby látka zůstala bezpečně uvnitř. „Inhibitory pak kanály zašpuntují podobně jako korkový špunt zašpuntuje láhev,“ připodobňuje mechanismus Jiří Zahradník.
Terapeuticko-diagnostická platforma
Na využití transportní funkce extracelulárních vezikul navazuje druhý výzkumný cíl, a sice sledování vezikul pomocí heteronukleární magnetické rezonance, která na rozdíl od běžné rezonance dokáže zobrazit nejen vodík, ale i fluor, fosfor nebo sodík. V čem spočívá inovace této oblasti opět přibližuje dr. Gálisová: „Abychom mohli extracelulární vezikuly sledovat magnetickou rezonancí, musíme do nich magnetický prvek vložit. To se dosud provádělo za cenu narušení jejich membrány. Já jsem navrhla nový způsob, kdy to provedeme opět prostřednictvím proteinových kanálů, které přenesou kontrastní látku dovnitř.“ Ve výsledku by se oba cíle měly spojit v jednu teranostickou, tedy terapeuticko-diagnostickou platformu. Vědci budou disponovat širokou škálou upravených extracelulárních vezikul, které dokážou doručit léky do různých tkání a zároveň bude možné sledovat pohyb jejich i buňky, které označí – například nádorové. Využití v léčbě se nabízí právě například v onkologii a imunoterapii.
Na využití transportní funkce extracelulárních vezikul navazuje druhý výzkumný cíl, a sice sledování vezikul pomocí heteronukleární magnetické rezonance, která na rozdíl od běžné rezonance dokáže zobrazit nejen vodík, ale i fluor, fosfor nebo sodík. V čem spočívá inovace této oblasti opět přibližuje dr. Gálisová: „Abychom mohli extracelulární vezikuly sledovat magnetickou rezonancí, musíme do nich magnetický prvek vložit. To se dosud provádělo za cenu narušení jejich membrány. Já jsem navrhla nový způsob, kdy to provedeme opět prostřednictvím proteinových kanálů, které přenesou kontrastní látku dovnitř.“ Ve výsledku by se oba cíle měly spojit v jednu teranostickou, tedy terapeuticko-diagnostickou platformu. Vědci budou disponovat širokou škálou upravených extracelulárních vezikul, které dokážou doručit léky do různých tkání a zároveň bude možné sledovat pohyb jejich i buňky, které označí – například nádorové. Využití v léčbě se nabízí právě například v onkologii a imunoterapii.
Grantová anabáze
Jak známo, dostat ERC grant není jen tak. Že to nebylo jednoduché potvrzuje i dr. Andrea Gálisová: „Získání ERC grantu je velice komplikované. Musí se napsat velice kvalitní a dobře podložená přihláška, kde se popíšou konkrétní výzkumné kroky a cíle a také vysvětlí, proč je plánovaný výzkum celosvětově významný. Proces zahrnoval několikaměsíční přípravu, pak několikaměsíční čekání na výsledky prvního kola, po kterém následovalo druhé kolo v podobě pohovoru s výběrovou komisí. Zde jsem musela během sedmiminutové přednášky nastínit co, jak a proč budeme dělat, jaké jsou možné překážky i jaké bude složení týmu. Na závěr přišlo 18 minut otázek ze strany členů komise, což byli všichni významní výzkumníci z oblasti biotechnologií,“ popisuje dr. Gálisová a vyzdvihuje pomoc, které se jí při přípravě žádosti o grant dostalo ze strany univerzitního centra ERC mentoringu. „Vědeckou část jsem připravila sama, ale s formální i kosmetickou stránkou žádosti mi dost pomohla Mgr. Štěpánka Grey Marková, která byla vždy velice vstřícná a ochotná mi kdykoli poradit, třeba i po telefonu.“
Kromě Jiřího Zahradníka, který se zaměřuje na úpravy proteinů, by se k týmu dr. Gálisové měli připojit dva doktorandi a několik „staff scientists“. Na svůj výzkum získala díky grantu a dodatečnému financování necelých 1,9 milionu eur na pět let. Dr. Gálisová věří, že v tomto čase by její tým měl přinést výsledky, většina z nich by měla mít i patentový potenciál.
mal