Vedci našli chýbajúci diel skladačky. Odhalili, ako rastliny vyrábajú látku s protirakovinovým potenciálom
Vedci rozlúštili, ako rastliny vyrábajú mitrafylín, vzácnu látku s protinádorovým a protizápalovým potenciálom. Objav otvára cestu k ekologickej a lacnejšej výrobe liečiv.
Ľudstvo sa od nepamäti spoliehalo na bylinné elixíry, no rastliny si svoje najsilnejšie zbrane strážia ako poklady v trezore. Mitrafylín, exotický alkaloid s výrazným potenciálom proti rakovine a zápalom, patril dlhé roky medzi látky, o ktorých vedci vedeli, že existujú, no netušili, ako ich príroda vlastne vyrába.
To sa teraz mení. Výskumníci z University of British Columbia Okanagan spojili sily s tímom z University of Florida a podarilo sa im rozlúštiť celý výrobný postup. Identifikovali enzýmy, ktoré v rastlinách krok za krokom skladajú túto mimoriadne zložitú molekulu. Štúdia publikovaná v decembri v časopise The Plant Cell ukazuje, že mitrafylín už nemusí byť odkázaný na pomalý a deštruktívny zber z prírody.
Mitrafylín patrí medzi spirooxindolové alkaloidy, ktoré sú z pohľadu chémie trochu „čudáci“. Dva kruhové systémy sú v molekule prepojené v jednom bode, čo jej dáva neobvyklý tvar aj vlastnosti. Práve táto priestorová konfigurácia je dôvodom, prečo dokáže zasahovať do bunkových procesov spojených s rastom nádorov či dlhodobým zápalom.
Najväčším problémom však vždy bola jeho vzácnosť. V prírode sa mitrafylín vyskytuje len v stopových množstvách, často hlboko pod hranicou 0,1 percenta sušiny. Nájsť ho možno napríklad v listoch Mitragyna parvifolia, známej ako kratom, alebo v rastline Uncaria tomentosa, ľudovo nazývanej mačací pazúr. Zber a izolácia tejto látky znamenajú spracovanie obrovského množstva biomasy, vysoké náklady a tlak na tropické ekosystémy. V praxi ide o tony listov na získanie jediného gramu čistej látky.
Výskum sa rozbehol len pred dvoma rokmi
Zlom prišiel v roku 2023, keď tím vedený dr. Thu-Thuy Dangovou objavil prvý enzým, ktorý vytvára základnú kostru spirooxindolovej molekuly. Na tento objav nadviazal doktorand Tuan-Anh Nguyen, ktorý identifikoval ďalšie dva enzýmy fungujúce ako presne zosúladený mechanizmus. Jeden zabezpečuje správne priestorové usporiadanie molekuly, druhý ju následne „dotiahne“ do finálnej biologicky aktívnej podoby.
Neprehliadni
„Je to, akoby sme konečne videli celý výrobný postup, nie len hotový produkt,“ vysvetľuje Dangová, vedúca laboratória prírodných produktov na UBC Okanagan. „Získali sme návod, ktorý vieme napodobniť bez toho, aby sme museli ničiť džungľu,“ doplnila.
Kľúčovú úlohu pritom zohral kompletný genóm Mitragyna parvifolia, ktorý odhalil, ako sa tieto enzýmy vyvíjali a prečo sú tropické rastliny takým bohatým zdrojom alkaloidov.
Tieto zistenia menia praktickú realitu výroby mitrafylínu. Identifikované enzýmy umožňujú jeho syntézu v mikrobiálnych systémoch, napríklad v kvasinkách či baktériách. Namiesto odlesňovania a agresívnej chémie tak prichádza možnosť kontrolovanej výroby v laboratóriu. Lacnejšie, čistejšie a vo výrazne väčšom objeme.
Rysuje sa konečne liek na rakovinu?
„Otvorili sme dvere zelenej chémii pre látky s veľkým terapeutickým potenciálom,“ hovorí Nguyen. „Ďalším krokom budú predklinické testy a overovanie, kde všade by sa dali využiť.“
Rastliny v tomto smere stále vedú. Ich chemické „továrne“ fungujú bez odpadu a s presnosťou, ktorú sa laboratóriá len učia napodobňovať.
Tím teraz plánuje rozšíriť enzýmový „toolbox“ aj na ďalšie príbuzné alkaloidy a skúmať, či by sa dali cieliť na konkrétne nádorové mutácie alebo zápalové ochorenia.
Mitrafylín sa tak posúva z kategórie zaujímavých, no prakticky nedostupných molekúl k reálne použiteľnej chémii. Či z neho raz vznikne liek, ktorý sa dostane aj k pacientom, však ukáže až ďalší vývoj, nielen vo výskume, ale aj v cenách, ktoré určí farmaceutický trh.
