„Když je nejhůř, zeptejte se hvězd,“ poradili by nám věštci. Proč to tedy nevyzkoušet i v případě zhoubných nádorů? Nelekejte se, nebudeme tu vyčítat moudra z horoskopů – zůstaneme na čistě vědecké rovině. Co má ale astronomie společného s rakovinou? Přece rentgenové paprsky. Díky novému objevu amerických vědců, můžeme nyní nebezpečný i užitečný druh světla, které je ve vesmíru vyzařováno z hvězd či černých děr, využít k diagnostice i léčbě nádorů.
O vážnosti nádorových onemocnění netřeba jakkoliv pochybovat. Bohužel ale i samotná léčba většinou představuje nemenší utrpení. Například taková radioterapie. Zářením je zasažen nejen vlastní nádor, ale i zdravá tkáň, a celé tělo je tak vystaveno další zbytečné zátěži! Najít způsob, jak léčit rakovinu bezpečněji a šetrněji, je tedy cílem zkoumání řady vědců. A s jedním zajímavým řešením přišli i astronomové.
Sultana Naharová a Anil Pradhan z astronomické sekce Státní univerzity Ohio v USA představili na nedávném Mezinárodním sympoziu o molekulární spektroskopii koncept zcela revolučního záření, které vyvíjejí ve spolupráci s onkology a lékařskými fyziky. Jednou by mohlo ničit nádory efektivněji než současná terapie, ovšem nepoškozovat přitom ostatní tkáň a znatelně redukovat množství záření, které pacient musí snést.
Inspirující dalekohled
S výzkumem astronomové začali už v roce 2004. Inspirovala je zkoumání záření černých děr a kvazarů během práce pro rentgenovou vesmírnou observatoř Chandra.
Ke snímání rentgenového záření, tedy světla takové vlnové délky, v níž je pro naše oči i optické dalekohledy neviditelné, má rentgenový dalekohled dvě základní složky – zrcadlo a detektor. Zrcadlo směruje rentgenové paprsky směrem k detektoru, který je tvořen stovkami drobných křemíkových pixelů. Absorpce rentgenového záření detektorem navíc způsobí, že se z atomů křemíku začnou uvolňovat elektrony. Po rozkmitání se osvobodí od svých oběžných drah kolem jader a vytvoří okolo atomu elektricky nabitý plyn.
Jak ve vesmíru, tak i v těle
Co ale na tomto procesu Naharovou a Pradhana tolik zaujalo? Pokud něco takového proběhne v lidském těle a vyvržené volné elektrony se dostanou k nádoru, mohou ho zničit. Přestože mají nízkou energii, při velkém počtu začnou doslova bombardovat blízké zhoubné buňky a rozbíjet jejich DNA.
Astronomové z Ohia se tedy se svým týmem pustili do zkoumání toho, jak na rentgenové záření reagují různé chemické prvky. Zjistili, že když jsou především kovy vystaveny rentgenovému záření o určité konkrétní frekvenci, dochází k maximu uvolněných elektronů. Tyto úzké frekvenční oblasti, při kterých bude absorpce rentgenového záření nejefektivnější, stanovili postupně u řady prvků za použití spektroskopie – metody která studuje interakci hmoty a vyzářené energie.
Sázka na drahé kovy
Skutečný zlomový moment výzkumu nastal ve chvíli, kdy se Pradhan se setkal se svým dlouholetým přítelem, lékařským fyzikem z Univerzity Thomase Jeffersona ve Filadelfii. Yan Yu mu vyprávěl o tom, jak hledá způsob lepšího zacílení záření při léčbě rakoviny, a Pradhan zas poreferoval o objevu frekvenčních oblastí pro maximální absorpci rentgenového záření různými prvky. Zrodil se společný projekt s názvem Resonant Nano-Plasma Theranostics (RNPT).
Pro prototyp zařízení pro léčbu rakoviny zvolili vědci zlato a platinu. Jako prvky s velkým protonovým číslem (78 a 79), a tedy i mnoha elektrony v atomu mohou být účinné proti zhoubným buňkám. Počítačové simulace naznačují, že vystavení jediného atomu zlata nebo platiny malé dávce rentgenového záření o určité frekvenci vyprodukuje více než 20 volných elektronů.
Nanočástice vyšleme do boje
Zatím to vypadá možná jako pouhá teorie. Jak má ale takové zařízení k efektivnímu a šetrnému zabíjení rakovinových nádorů vypadat v praxi? Nanočástice zlata nebo platiny se umístí do těla pacienta, a to přímo do místa nádoru. Půjde o jakési inteligentní implantáty – když se k nim vyšle dávka rentgenového záření, začnou chrlit „agresivní“ elektrony. Nádor by měl být postupně zcela vymýcen.
„Když jsou při léčbě využity nanočástice z těžkých prvků, tedy zlata či platiny, rentgenové záření zabije více zhoubných buněk, než když působí samostatně,“ vysvětluje v popisu projektu Sultana Naharová. Větší šetrnost terapie už jde ruku v ruce. Bez nanočástic rentgenové záření prochází všemi částmi těla, které mu přijdou do cesty. Tedy i zdravou tkání, na níž nemá žádný léčebný efekt, ale naopak ji poškozuje. S léčbou pomocí RNPT však zůstanou zdravé buňky nepoškozeny.
Revoluce za dveřmi?
Zatím tedy dvojice astronomů představila návrh prototypu zařízení, které bude generovat rentgenové záření o určité klíčové frekvenci, vedoucí k uvolňování maximálního množství elektronů z atomů těžkých kovů. Dalším krokem bude dané zařízení vyrobit. Poté ještě vyvinout inteligentní nanočástice ze zlata a platiny a vymyslet způsob, jakým mohou být doručeny do nádoru.
Přestože je realizace léčby rakoviny inspirované hvězdami ještě daleko, výzkumný tým už vidí pro novou metodu další využití. Zlom k lepšímu by totiž mohla znamenat i pro diagnostické snímkování. Zatímco dnešní rentgenové přístroje vysílají plné spektrum rentgenových paprsků, RNPT bude používat pouze přesně vymezenou frekvenci a pacient tak bude vystaven menšímu množství záření. Stejným způsobem, jako rentgenový dalekohled snímkuje hvězdy a další nebeská tělesa, mohou lékaři na základě uvolněných elektronů identifikovat obrysy nádorů.
Lenka Brabcová
Kdyby nám náhodou nepomohly hvězdy, obraťme se do jiných oblastí našeho přírodního světa. Ve zkratce vám představujeme některé z dalších nejnovějších objevů pro léčbu rakoviny.
Inspirace se hledají ve fauně i flóře
Rada od zvířat
Na konci loňského roku oznámil mezinárodní tým vědců z Harvardovy univerzity, že přečetl kompletní genom (veškerou genetickou informaci) rypoše lysého. Jaký je přínos tohoto počinu pro rakovinu? Před dvěma lety byl u tohoto nehezkého zvířátka objeven gen, který brání jeho buňkám v nekontrolovaném dělení a chrání ho tak před rakovinou. Přijdou vědci v budoucnu na to, jak rypošův kouzelný gen napodobit?
První pomoc od rostlin
Čeští vědci z Akademie věd ČR a Univerzity Palackého v Olomouci společně se Španěly z Universidad de Málaga nedávno ohlásili objev nové protinádorové látky na bázi výtažku z bodláku ostropestřce mariánského. Nový lék má ničit cévy, které nádory zásobují živinami a kyslíkem. Ty tak přestanou růst a odumřou. I když vývoj léčby ještě asi chvíli potrvá, už teď je jasné, že bude šetrnější než klasická chemoterapie.
Záchranné světlo
„Rakovinu může vyléčit infračervené světlo,“ tvrdí američtí vědci z Národního institutu pro rakovinu. Celá metoda spočívá v tom, že pacientovi budou podány protilátky, které se zachytí na proteinech rakovinotvorné buňky. Když se za nimi vyšle infračervené světlo (umí proniknout hluboko pod kůži), lék se aktivuje a začne pracovat na umoření nádoru. Výhodou infračerveného světla je to, že nijak neohrožuje zdravé buňky. Během experimentů na myších se při použití této metody nádory podstatně zmenšily. Uvidíme, co výzkum přinese dál.
