Zmrazování nádorových buněk by mohlo pomoci při léčbě rakoviny
Co se děje s buňkou, když je zmrazena, se už zhruba pět let zabývají vědci z Fyzikálního ústavu Akademie věd. Zjišťují mimo jiné i to, jak buňky před vlivem mrazu ochránit pomocí takzvaných kryoprotektiv. Na výzkumu se podílí také 1. lékařská fakulta Univerzity Karlovy, brněnské vědecké centrum CEITEC nebo třeba klinika asistované reprodukce ISCARE.
Zmrazování buněk se už běžně používá právě při uchovávání embrií pro umělé oplodnění. Tým z brněnského Biofyzikálního ústavu Akademie věd se teď ale zaměřuje i na to, jestli by zmrazování buněk mohlo pomáhat při léčbě nádorových onemocnění.
S doktorem Martinem Falkem vcházíme do temné místnosti, kde svítí jen diodový laser konfokálního mikroskopu. Jde o klasický optický mikroskop doplněný konfokální jednotkou, která vědcům umožňuje nasnímat buňku v několika rovinách, aniž by se jedna přesvěcovala do druhé.
Počítač pak jednotlivé snímky zpracuje a poskládá reálný model buňky. Laser postupně mění barvu paprsku a zvýrazňuje tak různé části buňky.
„Jednak barvíme celý chromatin, který vizualizuje celé buněčné jádro a jeho strukturu, a potom sledujeme jadernou membránu. Snažíme se také přesně určit místa, kde došlo ke zlomení DNA,“ řekl Radiožurnálu Martin Falk.
Barevná buňka
Společně si prohlížíme snímky jednotlivých buněk. Vlevo vidíme buňku, která není zmrazovaná, je to tedy normální zdravá buňka. Její snímek je celý zbarvený do modra a je na něm jen pár drobných červených teček.
Martin Falk zdůrazňuje, že podstatné je také to, jak je zachována struktura chromatinu, protože ta přímo souvisí s jeho správnou funkcí. Na fotografii se to pozná podle odstupňované intenzity modré barvy v jednotlivých oblastech.
Tam, kde je na snímku vidět jen bledě modrou změť, je buňka naopak silně poškozená, chromatin postrádá jakoukoli organizaci a nemůže tedy plni svoji funkci tak, jak by měl.
Na dalším snímku vidíme rozmražené rakovinové buňky. V těch svítí stovky malých červených a zelených signálů. Jde o poškozené replikující se oblasti, o důvodu jejich poškození ovšem snímky nenapovídají nic.
Nejprve zmrazit a pak ozářit
Vědci z Biofyzikálního ústavu Akademie věd zkoumají, jak se rakovinové buňky s tímto poškozením umějí vypořádat. „Pokud by v těchto místech vznikaly dvouřetězcové zlomy v DNA, bylo by poškození buňky závažnější, než když vidlice pouze zkolabuje,“ dodává Martin Falk.
Vědci dosud nevědí, jak se s takovým poškozením dokáže buňka vypořádat. Chování rakovinových buněk po zmražení by přitom mohlo být klíčové při léčbě rakoviny.
„Nádorové buňky se rychle dělí, velká část z nich je tedy v takzvané S-fázi svého vývoje, kdy dochází k replikaci molekuly DNA, a tyto buňky jsou na mražení velice citlivé,“ dodává Falk.
Pokud by totiž lékaři zmrazily oblast nádoru, zdravé buňky by mohl ochránit kryoprotektant. Ty rakovinové by byly alespoň částečně poškozeny, a tedy i náchylnější na další cílenou léčbu.
„Zmrazení a následné ozáření nádoru by pak mohlo vést k tomu, že buňky, které by nebyly zničeny samotnou kryoterapií, by se dále eliminovaly efektivněji než buňky ozářené pouze normální radioterapií,“ vysvětluje Martin Falk.
Klíčový je začátek a konec kryoprocesu, říká Irena Kratochvílová z Fyzikálního ústavu Akademie věd
„U kryoprocesu je podle ní klíčový jeho začátek a konec, tedy za jakých okolností je buňka zmrazena a pak zas rozmrazena,“ říká Irena Kratochvílová z Fyzikálního ústavu Akademie věd. Jestli je mezi tím hodina nebo deset let podle ní nemá na výsledný stav buňky vliv.
Celý proces významně ovlivňují materiály použité na ochranu buněk. Dnes se hodně používá kryoprotektant dymethyl sulfoxid, který proniká až do jádra buňky a může tak ovlivnit řadu procesů uvnitř ní.
Je-li ovšem v buňce příliš dlouho, působí na ni toxicky. Je proto potřeba vědět přesně, co, jak a čím chceme ovlivnit.
Zmražení je problematické pro dva druhy buněk – pro červené krvinky a ženské oocyty. A právě u nich je velmi složité zajistit, aby proces kryoprotekce neovlivnil žádný z klíčových parametrů pro jejich správný další vývoj.
