SME
Streda, 28. október, 2020 | Meniny má DobromilaKrížovkyKrížovky

Stačí len zastaviť starnutie bunky

Prečo človek starne? A ako starnú bunky, čo starnutie riadi a ako to môžeme využiť pri liečbe rakoviny? Aj to sú otázky, ktorými sa zaoberajú biológovia Ľubomír Tomáška a Jozef Nosek.

Prof. RNDr. Jozef Nosek, DrSc. (1967) vyštudoval genetiku a molekulárnu biológiu, niekoľkokrát absolvoval študijný pobyt na Institut Curie v Orsayi. Pôsobí na Katedre biochémie Prírodovedeckej fakulty UK. Zaoberá sa molekulárnou architektúrou a dynamikouProf. RNDr. Jozef Nosek, DrSc. (1967) vyštudoval genetiku a molekulárnu biológiu, niekoľkokrát absolvoval študijný pobyt na Institut Curie v Orsayi. Pôsobí na Katedre biochémie Prírodovedeckej fakulty UK. Zaoberá sa molekulárnou architektúrou a dynamikou (Zdroj: AUTOR)

Živé organizmy by mohli žiť večne. Dá sa to predstaviť. Stačí „len", aby sa ich bunky donekonečna obnovovali. Stačí „len", aby sa množili a pritom nestarli.

Čo však pekne znie, je v skutočnom svete oveľa zložitejšie. Keďže elixír života alchymisti ani vedci dodnes nenašli - a nenašla ho ani sama príroda - niekde musí byť problém.

Tým problémom je samotné delenie buniek a riziká, ktoré so sebou prináša. V priebehu evolúcie sa objavili spôsoby, ako riziká minimalizovať, ako sa vyhnúť rôznym poruchám, anomáliám a výstrelkom, ktoré by mohli napokon ohroziť celý organizmus.

Ako celý tento systém funguje a ako by ho človek mohol využiť, zisťujú aj pomocou kvasiniek biológovia Jozef Nosek a Ľubomír Tomáška z Prírodovedeckej fakulty UK.

Skracovanie a starnutie

V neprehľadnom labyrinte chodieb a chodbičiek smerujeme kdesi do útrob fakulty a po chvíľke vzdávame snahu zapamätať si, kde sa práve nachádzame. Končíme v laboratóriu plnom študentov, z ktorých vyrastá nová generácia vedcov.

Trochu nečakane sa stávame svedkami jedného zo spôsobov, ako sa robí veda u nás. V hrkaní rôznych kadičiek a cinkotaní nástrojov nám dvaja vedci začínajú rozprávať príbeh o kvasinkách, ktoré môžu pomôcť človeku v boji proti rakovine či ďalším chorobám.

Ale aj pochopiť, ako i prečo vlastne bunky starnú a čo sa s tým dá urobiť.

„Zaoberáme sa biológiou bunky," hovorí Tomáška a pokračuje, že predmetom ich záujmu sú najmä chromozómy. „To je kus DNA, ktorý sa typicky nachádza v jadre bunky. Každý chromozóm má dva konce, pričom každý z nich predstavuje pre bunku zásadný problém."

Pri každom delení bunky sa koniec chromozómu, takzvaná teloméra, o krátky úsek skracuje. Čím viac bunka absolvuje delení, tým má kratšie teloméry, čo je jeden z prejavov starnutia.

Skracovaniu v niektorých bunkách bráni, a teda aj starnutie riadi zvláštny enzým, telomeráza. Za jeho objav dostali vedci Elizabeth Blackburnová, Carol Greiderová a Jack Szostak v roku 2009 Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu.

Aj dvojica slovenských biológov skúma, ako bunka bojuje so starnutím a ako riadi kopírovanie koncov svojich chromozómov. „Nezaujíma nás len, ako sa tento problém rieši," hovorí Nosek „ale aj to, ako vlastne tieto riešenia vznikli počas evolúcie."

Teloméry totiž nie sú len v jadrách eukaryotických buniek, ako sú ľudské bunky. Nachádzajú sa aj u vírusov, baktérií či, a to vedcov zaujíma obzvlášť, v mitochondriách niektorých druhov kvasiniek.

Mitochondrie sú typické súčiastky eukaryotických buniek, ktoré vznikli symbiózou jednoduchších typov buniek. Sú to akési bunkové kontinenty, ktoré sú pozostatkom pôvodných symbiontov.

„Hypotéz, prečo k tejto symbióze došlo, je veľmi veľa," vysvetľuje Nosek. „Jedna vraví, že to bolo vhodné pre oboch - aj pre partnera, ktorý dnes reprezentuje jadrový genóm eukaryotickej bunky, aj pre toho, ktorý reprezentuje mitochondriálny genóm."

Boj s rakovinou?

„Keby ste vzali dĺžku všetkých koncov chromozómov - telomér na Zemi a dali ich za seba, zistili by ste, že siahajú milión svetelných rokov ďaleko," usmieva sa Tomáška, keď naznačuje, ako veľa telomér je na svete.

„Pritom keby bunka nemala mechanizmus, ktorým bráni skracovaniu chromozómov pri delení, zahynula by. Na druhej strane toto skracovanie vlastne programuje bunku do starnutia. A vieme, že práve nekontrolovateľné delenie buniek môže predstavovať fatálny problém."

Práve na tomto mieste sa výskum dvojice vedcov stretáva s bojom proti rakovine. V nádorových bunkách často dochádza k zvláštnemu fenoménu. Tieto bunky zapnú telomerázu, ktorá spôsobuje, že sa teloméry neskracujú. A bunky nestarnú, neumierajú, len sa stále nekontrolovane delia.

„Jednoducho sa uvoľní blok, ktorý zabraňuje tvorbe nádoru," zdôrazňuje Tomáška. „Preto telomeráza predstavuje veľmi dôležitý cieľ pre protinádorovú terapiu."

Problémom však je, že aj mnohé normálne bunky majú aktívnu telomerázu, napríklad bunky kostnej drene či vlasových folikulov.

Ďalším problémom je existencia alternatívnych mechanizmov kopírovania telomér, ktoré nie sú závislé od telomerázy. A to komplikuje prípravu vhodných liekov. Na druhej strane aj samotná telomeráza môže byť využitá pri terapii niektorých chorôb.

„Prvé pokusy sú sľubné," zdôrazňuje Nosek. „Pokus spravený na potkanoch s poškodenou pečeňou napríklad ukázal, že ak sa im umelo zabezpečila produkcia telomerázy, potkany dokázali veľmi slušne prežiť cirhózu pečene, ktorá sa zregenerovala."

Novšie experimenty na dospelých myšiach ukázali, že aj krátkodobé zapnutie telomerázy zlepšuje viaceré životné funkcie, čo predstavuje ďalší inšpiratívny príklad pre terapiu degeneratívnych ochorení súvisiacich so starnutím.

Náhodný objav

Dvojica biológov sa spoznala v laboratóriu. Zásluhu na tom mal Ladislav Kováč. Práve on stál pri zrode výskumu, ktorému sa obaja vedci v súčasnosti venujú.

„Kováč ešte v polovici 80. rokov objavil u jedného druhu kvasiniek lineárnu mitochondriálnu DNA," spomína Nosek. „Vtedy ešte nebolo známe, že existuje telomeráza, ani ako je riešený problém replikácie koncov chromozómov."

Pritom Kováčov objav je aj dielom náhody. Kováč vtedy skúmal istý druh kvasiniek. Izoloval z neho mitochondriálnu DNA a zistil, že je lineárna - podobne ako chromozómy v jadrách ľudských buniek.

„Predpokladal, že môže slúžiť ako dobrý model pre skúmanie telomér," dodáva Tomáška. „Mnoho iných ľudí by takúto exotickú kvasinku vyhodilo ako artefakt. To, že ju začal študovať, naštartovalo výskum, ktorý my robíme dodnes."

A práve u tejto kvasinky obaja vedci odhalili nový spôsob replikácie telomér, ktorý sa uplatňuje aj v ľudských bunkách.

Je to príklad, ako vedci spočiatku nevedia, kam ich výskum zavedie a aké výsledky môže priniesť. „Možno tiež raz objavíme Petriho misku, kde bude nejaká exotická kvasinka a na základe tejto skúsenosti ju možno neodhodíme do koša," hovorí Tomáška.

„Môže byť totiž základom pre objav nového fenoménu, ktorý náš výskum zavedie novým smerom."

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Téma: Víkend

Prečítajte si aj ďalšie články k téme
Článok je zaradený aj do ďalších tém
Naši najšikovnejší vedci
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Zoroslav Kollár prichádza na výsluch.
Odberné miesto na nový koronavírus.
Na NAKA pokračoval aj v piatok výsluch bývalého sudcu Vladimíra Sklenku (na snímke). Nitra, 26. júna 2020.
Autorská strana Samuela Marca

Keď príde šialenec a všetko zmení (píše Samo Marec)

Čo všetko je možné, keď ľudia uveria, že možné je všetko.

Marcelo Bielsa.

Neprehliadnite tiež

Kozmická loď nesúca robotické vozidlo je na polceste k Marsu

Vesmírna loď už od svojho štartu prekonala vzdialenosť 235,4 milióna kilometrov.

Z Mysu Canaveral v americkom štáte Florida odštartovalo vo štvrtok 30. júla 2020 k planéte Mars robotické vozidlo Perseverance.
Stroj Turek, ktorý vydávali za šahový automat, v skutočnosti sa v jeho vnútri skrýval človek, ktorý Turka riadil

Recenzia: Serious Sam 4 vás vráti 20 rokov do minulosti

Hra, ktorá k úspechu nepotrebuje skvelý príbeh.

Južný pól Mesiaca. V tejto oblasti má v roku 2024 pristáť misia Artemis III.