Nová metoda dodávání cukrů do buněk může odhalit mechanismy vzniku rakoviny

Vědci vyvinuli novou metodu, která umožňuje přímé dodávání cukrů do buněk, aniž by bylo nutné spoléhat na dosavadní postupy zatížené řadou technických omezení. Jde o pokrok, který by mohl otevřít cestu k lepšímu porozumění procesům, jež stojí za vznikem řady onemocnění, včetně rakoviny.

Cukry, odborně označované jako glykany, hrají v biologii mnohem důležitější roli, než by se na první pohled mohlo zdát. Nejde jen o zdroj energie pro buňky – glykany se podílejí na buněčném signálování, na vzájemném rozpoznávání buněk a také na interakcích organismu s patogeny, tedy s viry, bakteriemi a dalšími mikroorganismy, které mohou způsobovat onemocnění. Změny ve způsobu, jakým jsou glykany na buňkách navázány a upravovány, tedy v takzvané glykozylaci, jsou přitom spojovány s celou řadou nemocí, rakovinu nevyjímaje.

Právě proto je pro vědce dlouhodobě klíčové umět glykany do buněk cíleně dodávat a studovat, jak buňky na jejich přítomnost reagují. Dosavadní postupy ale narážely na zásadní technický problém. Mnoho glykanů je totiž vysoce rozpustných ve vodě, což je z hlediska jejich fungování v organismu výhoda, ale z hlediska laboratorní manipulace naopak komplikace. Buněčná membrána je totiž tvořena převážně tukovými, tedy hydrofobními strukturami, a proto pro ni představují vysoce vodorozpustné látky prakticky nepřekonatelnou bariéru. Cukry se tak k membráně obtížně dostávají a ještě obtížněji jí prostupují dovnitř buňky.

Aby vědci tento problém dosud obcházeli, museli glykany chemicky upravovat, konkrétně je vybavovat hydrofobní, tedy tuku podobnou skupinou, která jim měla usnadnit průchod membránou. Tato modifikovaná molekula se následně musela do buněk dopravit pomocí rozpouštědel, která ale mají svá rizika – mohou být pro buňky toxická nebo mohou ovlivnit výsledky experimentu tím, že samy o sobě naruší přirozené chování membrány či dalších buněčných struktur. Právě tato závislost na potenciálně škodlivých rozpouštědlech byla jedním z hlavních limitů dosavadního výzkumu glykobiologie.

Nově vyvinutá metoda má tento problém řešit tím, že umožňuje dodávat cukry do buněk přímo, bez nutnosti spoléhat na chemické modifikace a rizikové transportní látky. Tím se otevírá prostor pro přesnější a bezpečnější experimenty, které by měly lépe odrážet skutečné biologické procesy probíhající uvnitř živých buněk.

Pro vědeckou komunitu má tento krok význam především v tom, že usnadňuje studium takzvané glykobiologie – oboru, který se zabývá strukturou, funkcí a biosyntézou cukrů v živých organismech. Přestože je glykobiologie méně známá než například genetika nebo proteomika, její význam pro pochopení lidského zdraví a nemoci roste. Glykany totiž pokrývají povrch téměř všech buněk v těle a fungují jako jakýsi „kód“, podle kterého se buňky navzájem rozpoznávají, komunikují a reagují na okolní prostředí.

Poruchy v tomto kódu, tedy abnormální glykozylace, se objevují u řady onemocnění. U nádorových buněk bylo pozorováno, že mění svůj glykanový povrch způsobem, který jim pomáhá unikat imunitnímu systému nebo usnadňuje šíření metastáz. Podobně hrají glykany roli i při infekcích, kdy patogeny často využívají právě glykanové struktury na povrchu hostitelských buněk k tomu, aby se k nim navázaly a vstoupily do nich.

Možnost snadněji a bezpečněji dodávat cukry přímo do buněk by tak mohla vědcům pomoci lépe simulovat a zkoumat tyto procesy v laboratorních podmínkách. To by mělo usnadnit hledání nových terapeutických přístupů, ať už jde o léčbu nádorových onemocnění, nebo o vývoj látek, které by dokázaly zablokovat vstup patogenů do buněk.

Ačkoli konkrétní klinické využití nové metody bude vyžadovat další výzkum, samotný fakt, že se podařilo obejít dosavadní technická omezení spojená s rozpustností glykanů a rizikovými rozpouštědly, představuje důležitý krok vpřed pro obor, který má potenciál výrazně přispět k pochopení mechanismů stojících za mnoha závažnými nemocemi.