Centrum Algatech

Mikrobiologický ústav AV ČR, v.v.i. - vědecké pracoviště Třeboň

INDUKTORY APOPTÓZY, nové látky izolované ze sinic, které spouští apoptózu v lidských rakovinných buňkách

HeLa, lidské rakovinné buňky, po přidání látky izolované ze sinic, která spouští v buňkách (HeLa) určitý typ buněčné smrti tzv. apoptózu.

Nádorová onemocnění (rakovina) společně s kardiovaskulárními chorobami patří k nejčastějším příčinám úmrtí v rozvinutých státech světa. Rakovina je poměrně široký pojem, jedná se o skupinu chorob, které mají společný rys a tím je autonomní, nekontrolovaný růst populace buněk na úkor organismu. Buňky v našem těle podléhají kontrole, to se týká jednak jejich počtu (nadbytečné buňky jsou odstraněny), ale i dalších indikátorů (např. poškození DNA, infekce atd.). Rakovinné buňky se ovšem dokázaly vymanit kontrolním regulačním mechanismům, které by je za normálních okolností v dělení zastavily. Vzhledem k tomu, že se jedná o buňky našeho těla, je o to těžší cílit léčbu. Nejúčinnějším způsobem léčby je léčba multimodální, kdy se využívá kombinace dostupných terapií s ohledem na konkrétní diagnózu.

Díky novým poznatkům z genetiky a molekulární biologie je jedním ze směrů, kterým se terapie také ubírá tzv. cílená terapie. Jde o strategii, kdy se využívají látky, které specificky interagují s určitou molekulou v buňce a tím brání růstu a metastazování rakovinných buněk. Kategorie látek s konkrétním účinkem na rakovinné buňky, která zajímá nás, jsou zejména induktory apoptózy, případně látky které obecně blokují dělení rakovinných buněk. Apoptóza neboli řízená buněčná smrt je proces, kterého se účastní řada látek a vede k cílené destrukci apoptické buňky. Apoptické buňky se odlišují od normálních a díky tomu jsou také velmi rychle odstraněny (např. makrofágy, neutrofily atd.) nebo sousedními buňkami. Velkou výhodou "zneškodnění" apoptózou je, že umírající buňky nevyvolávají zánětlivou reakci. Rozpadlé buňky totiž mohou uvolňovat do extracelulárního prostoru látky, které se běžně nachází pouze uvnitř buňky, tím se může nastartovat zánětlivá/imunitní odpověď organismu. Pokud je imunitní reakce organismu přílišná, může vést ke komplikacím (nekróza tkáně) až smrti. Apoptóza je velmi složitě řízený proces, ve kterém hraje roli celá řada molekul, jejichž reakce na sebe často navazují; velmi schématicky apoptózu dělíme na „extrinsic“ (vnější, iniciuje se přes receptory v membráně buňky) a „intrinsic“ (vnitřní). Kromě apoptózy existují samozřejmě i další typy buněčné smrti: například nekróza, řízená nekróza a mnohé další. Kategorizace buněčných smrtí funguje velmi dobře na teoretické rovině, ovšem ostrá hranice mezi nimi neexistuje; velmi záleží na typu buňky a typu podnětu (intenzitě, délce trvaní signálu a dalších faktorech).

 

HeLa lidské rakovinné buňky, obarvené jádro (Hoechst) a mitochondrie (MitoTrackerGreen), zvětšení 100x (ZEISS mikroskop). Některé organely či jiné komponenty buňky lze specifickými fluorescenčními barvami označit/obarvit a následně pozorovat mikroskopem (např. jádro, mitochondrie, cytoskelet atd.); HeLa je lidská rakovinná linie izolovaná z nádoru děložního hrdla (nebo také fiktivní komiksová postava, Marvel Comics).

 

Vnitřní "intrinsic" a vnější "extrinsic" apoptóza.

Apoptóza je složitě řízená kaskáda reakcí, kterými dochází ke drastickým změnám uvnitř buňky, což je patrné následně i na morfologii apoptické buňky (viz video/v přípravě). Může být spuštěna nejrůznějšími podněty, základní rozdělení je na "extrinsic" a "intrinsic" apoptózu. U "extrinsic" apoptózy je signál do buňky přenášen membránovými receptory (death receptors nebo dependence receptors), které přenáší signál do cytoplazmy a následně dochází ke sledu reakcí vedoucích ke smrti buňky. U "intrinsic" apoptózy jsou podněty značně různorodé (poškození DNA, oxidativní stres v buňce a mnohé další), ústřední organelou je mitochondrie, které v reakci na "intrinsic" podněty mohou buňku nasměrovat k apoptóze. Během apoptózy (intrinsic i extrinsic) obvykle dochází k radikálním změnám v mitochondrii, ty v normální buňce tvoří sít. Funkční změny mitochondrie se často odráží i jako změny strukturního uspořádání mitochondriální sítě.

 

Lidé: Pavel Hrouzek (hrouzekp@gmail.com), Kateřina Voráčová (kata.vorac@gmail.com), Kateřina Vicková