Pokud teplota stoupne, živý organismus na to reaguje tvorbou zvláštních sloučenin nazývaných „proteiny tepelného šoku“. Takto reaguje člověk, takto reaguje kočka, takto reaguje každý tvor, protože se skládá z živých buněk. Avšak nejen zvýšení teploty vyvolává syntézu proteinu tepelného šoku chlamydií a dalších druhů. Silný stres často vyvolává situace.
Obecné informace
Protože proteiny tepelného šoku jsou produkovány tělem pouze ve specifických situacích, mají řadu odlišností od běžně produkovaných sloučenin. Období jejich tvorby je charakterizováno inhibicí exprese hlavního proteinového poolu, který hraje důležitou roli v metabolismu.
Eukaryota HSP-70, prokaryota DnaK jsou rodinou, ve které vědci zkombinovali proteiny tepelného šoku, které jsou důležité pro přežití na buněčné úrovni. To znamená, že díky těmto sloučeninám může buňka dále fungovat i v situaci, kdy tomu odolává stres, teplo a agresivní prostředí. Proteiny této rodiny se však mohou také účastnit procesů probíhajících za normálních podmínek.
Biologie na mikroskopické úrovni
Pokud jsou domény 100% totožné, pak eukaryota, prokaryota je vícenež z 50 % homologní. Vědci prokázali, že v přírodě mezi všemi proteinovými skupinami je to 70 kDa HSP, který je jedním z nejkonzervativnějších. Studie věnované tomuto byly provedeny v letech 1988 a 1993. Pravděpodobně lze tento jev vysvětlit prostřednictvím funkce chaperonu, která je vlastní proteinům tepelného šoku v intracelulárních mechanismech.
Jak to funguje?
Pokud vezmeme v úvahu eukaryota, pak jsou geny HSP indukovány pod vlivem tepelného šoku. Pokud některá buňka unikla stresovým podmínkám, pak jsou faktory přítomny v jádře, cytoplazmě jako monomery. Tato sloučenina nemá vazebnou aktivitu k DNA.
Ve stresujících podmínkách se buňka chová následovně: Hsp70 je odštěpen, což iniciuje produkci denaturovaných proteinů. HSP tvoří trimery, aktivita mění svůj charakter a ovlivňuje DNA, což nakonec vede k akumulaci složek v buněčném jádře. Proces je doprovázen mnohonásobným zvýšením transkripce chaperonu. Situace, která to vyvolala, samozřejmě časem pomine, a až k tomu dojde, může být Hsp70 opět zahrnut do HSP. Aktivita spojená s DNA odeznívá, buňka dál funguje, jako by se nic nestalo. Tento sled událostí byl odhalen již v roce 1993 ve studiích HSP provedených Morimotem. Pokud je organismus zasažen bakterií, pak se HSP mohou soustředit na synovii.
Proč a proč?
Vědci zjistili, že HSP vznikají jako výsledekvliv různých negativních, život ohrožujících situací pro buňku. Stresující, škodlivé vlivy zvenčí mohou být extrémně různorodé, ale vedou ke stejné variantě. Díky HSP buňka přežívá pod vlivem agresivních faktorů.
Je známo, že HSP se dělí do tří rodin. Vědci navíc zjistili, že proti proteinu tepelného šoku existují protilátky. Rozdělení do skupin HSP se provádí s přihlédnutím k molekulové hmotnosti. Tři kategorie: 25, 70, 90 kDa. Pokud je v živém organismu normálně fungující buňka, tak v jejím nitru budou jistě různé bílkoviny smíchané mezi sebou, dost podobné. Díky HSP se denaturované proteiny, ale i ty nesprávně složené, mohou stát opět řešením. Kromě této funkce však existují ještě některé další.
Co víme a co tušíme
Protein tepelného šoku chlamydií, stejně jako jiných HSP, nebyl dosud plně prozkoumán. Samozřejmě existují skupiny proteinů, o kterých vědci mají poměrně velké množství dat, a existují i takové, které je třeba teprve zvládnout. Nyní však věda dosáhla úrovně, kdy nám znalosti umožní říci, že v onkologii může být protein tepelného šoku skutečně užitečným nástrojem k poražení jedné z nejstrašnějších nemocí našeho století – rakoviny.
Vědci mají největší množství dat o HSP Hsp70, který se může vázat na různé proteiny, agregáty, komplexy,i s abnormálními. Postupem času dochází k uvolnění doprovázenému připojením ATP. To znamená, že se v buňce znovu objeví roztok a proteiny, které prošly nesprávným procesem skládání, mohou být znovu podrobeny této operaci. Hydrolýza, vazba ATP jsou mechanismy, které to umožnily.
Anomálie a normy
Je těžké přeceňovat roli proteinů tepelného šoku pro živé organismy. Každá buňka vždy obsahuje abnormální proteiny, jejichž koncentrace se může zvýšit, pokud pro to existují vnější předpoklady. Typickým příběhem je přehřátí nebo infekce. To znamená, že pro pokračování životnosti buňky je naléhavé generovat větší množství HSP. Aktivuje se transkripční mechanismus, který zahájí tvorbu proteinů, buňka se přizpůsobí měnícím se podmínkám a funguje dál. Spolu s již známými mechanismy však zbývá ještě mnoho objevit. Zejména protilátky proti proteinu tepelného šoku chlamydií jsou tak poměrně velkým polem pro činnost vědců.
HSP, když se zvýší polypeptidový řetězec a ocitnou se v podmínkách, které umožňují vstoupit do vztahu s ním, vyhnout se nespecifické agregaci a degradaci. Místo toho ke skládání dochází normálně, přičemž do procesu jsou zapojeni nezbytní gardisté. Hsp70 je dále vyžadován pro rozvinutí polypeptidových řetězců za účasti ATP. S HSP je možné dosáhnout toho, že nepolární oblasti jsou také ovlivněny enzymy.
HTS a lékařství
V Rusku byli vědci FMBA schopni vytvořit nový lék pomocí proteinu tepelného šoku k jeho výrobě. Lék na rakovinu, který vědci představili, již prošel úvodním testem na experimentálních hlodavcích postižených sarkomy a melanomy. Tyto experimenty nám umožnily s jistotou říci, že byl učiněn významný krok vpřed v boji proti onkologii.
Vědci navrhli a byli schopni dokázat, že protein tepelného šoku je lék, respektive se může stát základem účinného léku, a to především díky tomu, že tyto molekuly vznikají ve stresových situacích. Protože jsou původně produkovány tělem, aby zajistilo přežití buněk, bylo navrženo, že správnou kombinací s jinými léky lze bojovat i s nádorem.
HSP pomáhá léku detekovat nemocné buňky v nemocném těle a vyrovnat se s nesprávností DNA v nich. Očekává se, že nový lék bude stejně účinný u všech podtypů maligních onemocnění. Zní to jako pohádka, ale lékaři jdou ještě dál – předpokládají, že lék bude dostupný v naprosto jakékoli fázi. Souhlasíte, že takový protein tepelného šoku z rakoviny, když projde všemi testy a potvrdí svou spolehlivost, se stane neocenitelným přínosem pro lidskou civilizaci.
Diagnostikovat a léčit
Nejpodrobnější informace o naději moderní medicíny podal Dr. Simbirtsev, jeden z těch, kdo pracovali na vytvoření léku. Z jeho rozhovorulze pochopit, jakou logikou vědci lék postavili a jak by měl přinést účinnost. Kromě toho lze vyvodit závěry, zda protein tepelného šoku již prošel klinickými zkouškami nebo je stále před námi.
Jak již bylo zmíněno dříve, pokud tělo neprožívá stresové podmínky, pak produkce BS probíhá ve výjimečně malém objemu, ale výrazně se zvyšuje se změnou vnějšího vlivu. Normální lidské tělo přitom není schopno produkovat takové množství HSP, které by pomohlo porazit vznikající zhoubný novotvar. "Co se stane, když je HTS zavedeno zvenčí?" – uvažovali vědci a učinili z této myšlenky základ pro studii.
Jak to má fungovat?
K vytvoření nového léku vědci v laboratoři znovu vytvořili vše potřebné k tomu, aby živé buňky mohly začít produkovat HSP. K tomu byl získán lidský gen, který prošel klonováním pomocí nejmodernějšího vybavení. Bakterie studované v laboratořích se měnily, dokud nezačaly nezávisle produkovat vědci tolik vyhledávaný protein.
Vědci na základě informací získaných během výzkumu učinili závěry o účinku HSP na lidský organismus. K tomu bylo nutné zorganizovat rentgenovou difrakční analýzu proteinu. Není to vůbec snadné: museli jsme poslat vzorky na oběžnou dráhu naší planety. Je to dáno tím, že pozemské podmínky nejsou vhodné pro správný, rovnoměrný vývoj krystalů. A tady jsou vesmírnépodmínky umožňují získat přesně ty krystaly, které vědci potřebovali. Po návratu na svou domovskou planetu byly experimentální vzorky rozděleny mezi japonské a ruské vědce, kteří se pustili do jejich analýzy, jak se říká, bez ztráty vteřiny.
A co našli?
Zatímco práce v tomto směru stále probíhají. Zástupce skupiny vědců řekl, že je možné přesně stanovit: neexistuje přesné spojení mezi molekulou HSP a orgánem nebo tkání živé bytosti. A to mluví o všestrannosti. To znamená, že pokud protein tepelného šoku najde uplatnění v medicíně, stane se okamžitě všelékem na obrovské množství nemocí – bez ohledu na to, který orgán je zhoubným novotvarem postižen, lze jej vyléčit.
Zpočátku vyráběli vědci lék v tekuté formě – vstřikují se do testovaných subjektů. Jako první vzorky k testování produktu byly odebrány krysy a myši. Podařilo se identifikovat případy vyléčení v počátečním i pozdním stádiu vývoje onemocnění. Současná fáze se nazývá preklinické zkoušky. Vědci odhadují načasování jeho dokončení minimálně na rok. Poté je čas na klinické testy. Na trhu bude nový lék, možná všelék, dostupný za další 3-4 roky. To vše je však podle vědců skutečné, pouze pokud projekt najde finanční prostředky.
Čekat nebo nečekat?
Sliby lékařů samozřejmě zní lákavě, ale zároveň právem vyvolávají nedůvěru. Jak dlouho lidstvo trpí rakovinou, kolik má obětítato nemoc byla v posledních několika desetiletích a zde slibují nejen účinný lék, ale skutečný všelék - z jakéhokoli druhu, kdykoli. jak tomu můžeš věřit? A horší než to - věřit, ale ne čekat, nebo čekat, ale ukáže se, že náprava není vůbec tak dobrá, jak se očekávalo, jak bylo slíbeno.
Vývoj léku je technika genetického inženýrství, tedy nejpokročilejší obor medicíny jako vědy. To znamená, že s patřičným úspěchem by výsledky měly být skutečně působivé. To však také znamená, že proces je extrémně nákladný. Investoři jsou zpravidla ochotni investovat poměrně hodně peněz do slibných projektů, ale když je téma tak profilované, tlak je velký a časový rámec je spíše nejasný, rizika jsou hodnocena jako obrovská. Toto jsou nyní optimistické předpovědi na 3–4 roky, ale všichni odborníci na trhu jsou si dobře vědomi toho, jak často se časový rámec vkrádá až na desetiletí.
Úžasné, neuvěřitelné…nebo je to tak?
Biotechnologie je oblast, která je pro laika uzavřená k pochopení. Nezbývá tedy než doufat ve slova „úspěch preklinických zkoušek“. Pracovní název léku byl „Protein tepelného šoku“. HSP je však pouze hlavní složkou léku, který slibuje průlom na trhu protirakovinných léků. Kromě něj se očekává, že složení bude obsahovat řadu užitečných látek, které budou zárukou účinnosti produktu. A to vše bylo možné díky skutečnosti, že nejnovější studie HSPukázal, že molekula nejen pomáhá chránit živé buňky před poškozením, ale je také jakýmsi „ukazováčkem“pro imunitní systém, který pomáhá identifikovat, které buňky jsou nádorem postiženy a které ne. Jednoduše řečeno, když se HSP objeví v těle v dostatečně vysoké koncentraci, vědci doufají, že imunitní odpověď zničí nemocné prvky sama.
Doufat a čekat
Shrneme-li, můžeme říci, že novinka proti nádoru je založena na tom, že tělo samo má lék, který by mohl novotvar zničit, jen je od přírody dost slabý. Koncentrace je tak nízká, že se o nějakém terapeutickém účinku nemůže ani zdát. HSP se přitom částečně nacházejí v buňkách, které nejsou postiženy nádorem, a molekula z nich nikam „neodejde“. Proto je nutné dodávat užitečnou látku zvenčí - aby dále přímo ovlivňovala ovlivněné prvky. Mimochodem, zatímco vědci předpokládají, že lék nebude mít ani vedlejší účinky - a to je s tak vysokým výkonem! A toto „kouzlo“vysvětlují tím, že studie prokázaly, že neexistuje žádná toxicita. Konečné závěry však budou učiněny, až skončí předklinické zkoušky, což bude vyžadovat nejméně rok.
