Molekulární motory umějí vyvrtat díru do rakovinových buněk

Ve filmech či hrách je to s nanotechnologií snadné – vědci sestaví miniaturní roboty, kteří se uvnitř těla pohybují s ladností a sebejistotou robota běžného. K podobné úrovni nanostrojů má sice reálná věda ještě daleko, tím více však překvapí kroky učiněné vstříc fantastickým možnostem. Tým amerických a britských vědců takto nejnověji demonstroval schopnost skutečných nanostrojků vyvrtat na povel díry do rakovinových buněk a tak je ničit. Technologie by jednoho dne mohla vést k novému typu onkologické léčby.

Tři miliony otáček

Buněčná smrt byla rychlá – vlivem masivního protržení buněčné membrány a poškození vnitřní části buňky nastala během jedné až tři minut. Fyzické poškození mělo přitom u všech nádorových buněk jediného společného jmenovatele: nanotechnologii. Právě miniaturní molekulární strojky proti nádorovým buňkám rakoviny prostaty použil tým doktora Roberta Pala z Durham University ve spolupráci s Rice University.

Mašinky by nemohly být jednodušší. Sestávají se totiž z jediné molekuly. Na povrch zacílených buněk si nacházejí cestu samy, zůstávají však jinak nečinné. Jejich ničivou rotaci pak zapíná a vypíná teprve světlo, přesněji zacílené ultrafialové záření excitující (aktivující) rotaci molekul. Díky tomu si vědci mohou být jistí, že nanostroje zapnou až v okamžiku, kdy je to třeba. Kmitující nanostroje se následně začnou otáčet dvěma až třemi miliony otáček za sekundu, což vyvolá jejich destruktivní pohyb do nitra zacílených buněk.

"Naší ambicí je směřovat vstříc užití světlem aktivovaných nanostrojů k léčbě rakoviny prsou, rakoviny kůže a dalších nádorových onemocnění vzdorujících dnešní léčbě, tedy například chemoterapii," sdělil v prohlášení Pal. "Jakmile technologii dostatečně vyvineme, mohl by nám tento přístup nabídnout významný posun vstříc neinvazivní terapii, který by významně zlepšila šance na přežití a péči o pacienty na celém světě."

Ven z laboratoří?

Odborníci z Rice University v posledních letech byli s to vytvořit molekulární stroje podobné automobilům i ponorkám, přičemž všechny metody ovládání a pohonu spoléhají na vnější zdroje – nanostroje jsou obvykle uvnitř živých struktur "pohybovány a navigovány" s využitím vnějších magnetických polí. Taktéž nejmenší motor světa vytvořený na Mainz University v Německu spoléhá zcela na energii dodávanou zvenku – atom je udržován uvnitř elektromagnetického pole a s pomocí laserů ohříván a ochlazován, takže se nakonec začne pohybovat jako hřídel.

Vnější ovládání nanotechnologie je sice především technickou nezbytností, zároveň však rovněž znamená, že se nemusíme obávat čehosi jako úniku nanostrojů z laboratoří – samy o sobě, bez velmi specifických vnějších imputů, by nanomotory byly k ničemu. Zneužití je tedy krajně nepravděpodobné. Alespoň prozatím.

Faktem nicméně je, že ani pozitivní využití v praxi není zatím zcela reálné. Technologie mikro a nanostrojů kráčí kupředu, v běžně aplikované medicínské realitě si však nejspíše ještě dekádu či dvě neobjeví. Teprve v srpnu třeba došlo v miniaturních strojích na poslední výrazný krok kupředu, když se podařilo pomocí mikromotorů velkých 50 mikronů (tedy o škálu více než je nanotechnologie) doručit léčivo uvnitř živého organismu. Většina podobných mikro a nanotechnologií je však stále čistě experimentálního rázu, testování působení léků in vivo, tedy ve skutečném organismu, je tak stále výjimkou z pravidla. Nynější výzkum molekulárních motorů má sám do podobného pokusu uvnitř skutečného organismu ještě velmi daleko. Je z něj však znát, kam se obor bude vyvíjet dále.

"Po mnoho let jsem se domníval, že nanostroje jsou pro medicínu zcela nevhodné,“ říká profesor James Tour z Rice University, "Myslel jsem si, že jsou příliš malé. Jsou totiž mnohem, mnohem menší než buňky. Jinými slovy, bylo by potřeba tisíců nanostrojů k obklopení jediné buňky. Tato práce ale doopravdy změnila můj názor. Z terapeutického hlediska bude využití nanostrojů zcela novým způsobem léčby pacientů. A to jak proti rakovině, tak i dalším nemocem. Nepůjde jenom o zabíjení buněk, ale o celkovou péči o buňky."

Jak ostatně říkal již slavný fyzik Richard Feynman: "Tam dole je spousta místa." Zdá se, že stojíme teprve na počátku definování toho, kolik z mikro a nanotechnologií můžeme získat.

Text: Ladislav Loukota