Chemik Ján Tkáč: Z cukrov na povrchu bunky dokážeme presnejšie diagnostikovať rakovinu

31. okt. 2019 • Chemické inžinierstvo

Chemik Ján Tkáč: Z cukrov na povrchu bunky dokážeme presnejšie diagnostikovať rakovinu

Doktor Ján Tkáč z Chemického Ústavu Slovenskej akadémie vied (SAV) založil pred dvomi rokmi s kolegom Tomášom Bertókom spoločnosť Glycanostics. Ich hlavným cieľom bolo priniesť novú metódu, ktorá uľahčí diagnostiku rakoviny prostaty. Po niekoľkých rokoch prichádzajú s unikátnym spôsobom určovania rakoviny, ktorý zahŕňa analýzu komplexných cukrov. Aj za tento výskum sa rozhodla spoločnosť ESET oceniť Jána Tkáča prestížnym ocenením v kategórii Výnimočná osobnosť vedy. 

V rozhovore pre portál Veda na dosah vysvetlil, ako funguje nový diagnostický systém vyvinutý v jeho laboratóriu, ale i to, ako je možné pomocou novej metódy rozlíšiť pacientov so skoršou a agresívnejšou formou rakoviny prostaty, či aká je úspešnosť glykánového testu. 

Prekvapilo vás, keď ste sa dozvedeli, že získavate ocenenie ESET Science Award v kategórii Výnimočná osobnosť vedy? 

Známkou vysokého uznania pre mňa bolo už to, že som sa dostal medzi päticu nominovaných. Predstavil som si totiž všetkých svojich kolegov, ktorí robia kvalitný výskum, a ktorých meno sa v top päťke neobjavilo. Netvrdím, že všetci sa usilovali o získanie tohto ocenenia, ale myslím si, že viacerí z nich sa oň mohli uchádzať. Preto už samotná nominácia bola pre mňa dôvodom na radosť. 

Veľmi som sa tiež tešil z toho, že nominovaný bol aj kolega Tomáš Bertók, a to v kategórii Výnimočný mladý vedec do 35 rokov. Z našej výskumnej skupiny sme boli teda nominovaní hneď dvaja. 

Okrem toho, keď som si prešiel mená nominovaných vedcov v kategórii Výnimočná osobnosť vedy, tak som si myslel, že nemám absolútne žiadnu šancu. Bol medzi nimi také mená ako pán profesor Podlubný, ktorý je najcitovanejším slovenským vedcom vôbec.

Jedným z dôvodov, prečo ocenenie vzniklo, bol aj fakt, že v prieskume spoločnosti ESET až 90 % opýtaných nevedelo povedať meno ani jedného slovenského vedca. Čo to o nás hovorí? 

Je to smutné. Podľa mňa je hlavným dôvodom to, že vedci na Slovensku sa nenaučili predať svoje vedomosti a úspechy. Ďalším faktorom je to, že novinári na Slovensku nie sú dostatočne kvalifikovaní a nerozumejú vede. V zahraničí, keď robí novinár interview s vedcom, tak rozumie aj odborným súvislostiam. Rezervy sú teda na strane vedeckej komunity, ale i médií. To sú podľa mňa hlavné dôvody, prečo vedecké úspechy v spoločnosti nerezonujú. 

Zároveň však tri štvrtiny ľudí v tom istom prieskume uviedli, že vedecké objavy formujú ich názory a postoje. 

Áno, to si myslí mnoho ľudí. Aj ľudia, ktorí sa mýlia, veria, že ich argumentácia je postavená na vedeckých faktoch. Aj tie mamičky, ktoré zbroja proti očkovaniu na sociálnych sieťach, veria, že ich postoj je podopretý vedeckým výskumom. A je to číročistý nezmysel. Keď si niekto myslí, že argumentuje na základe vedeckých faktov, ešte to tak nemusí nutne byť. 

Niekedy je dobré použiť sedliacky rozum. Svojich študentov tiež učím, aby vedeckú štúdiu nebrali ako niečo, čo nemôže byť chybné. Aby sa v prvom rade zamysleli nad tým, či im to vôbec dáva zmysel. 

Foto: Linda Kisková Bohušová

Žijeme v dobe, keď prakticky na akúkoľvek  teóriu nájdete podpornú štúdiu. Preto pre verejnosť musí byť veľmi ťažké orientovať sa v množstve informácií, ktoré sa na nás rútia z každej strany a často si protirečia. 

Podľa mňa sú veľkým zdrojom nekorektných informácií sociálne médiá. Sú miestom, kde sa informácie kadejako ohýbajú, vytŕhajú sa z kontextu, a dve vytrhnuté informácie sa prepájajú dohromady a zrazu vznikne paškvil, ktorý nemá nič spoločné ani s prvou, ani s druhou informáciou. Je dobré, že máme demokraciu a môžeme sa k veciam slobodne vyjadrovať. Problémom je však anonymita pri diskusii o dôležitých skutočnostiach. Keď je niečo anonymné, tak ktokoľvek si môže povedať čokoľvek. A nemusí si za tým stáť alebo to zdôvodňovať. 

Ak to vezmeme z hľadiska vedeckých či medicínskych dezinformácií, existuje spôsob, ako proti nepravdivým informáciám bojovať? Necítite sa občas v tomto smere bezmocný?

Najhoršie na nepravdivých informáciách je to, že niekomu môžu ublížiť. Napríklad, pri očkovaní vidíme trend, že keď zaočkovanosť klesne pod 95 %, prestáva existovať kolektívna imunita a začínajú sa rozširovať ochorenia, ktoré tu predtým neboli. Z tohto pohľadu sa naozaj cítim bezmocný.

Racionálna argumentácia je v týchto prípadoch veľmi ťažká. A presvedčiť týchto ľudí je prakticky nemožné. Známkou vyspelosti je pre mňa schopnosť akceptovať názor niekoho iného. Prvý krok je vypočuť si ho do konca a ak ide o relevantnú informáciu, zamyslieť sa nad ňou. Keď mne niekto cez racionálne argumenty ukáže, že sa mýlim, tak sa nebijem do pŕs, že toto je môj názor a nezmením ho za žiadnych okolností. 

Kto je pre vás výnimočným slovenským vedcom? 

Nepoviem vám žiadne konkrétne meno. Ale teší ma, že na Slovensku máme špičkových vedcov, ktorí robia natoľko kvalitnú vedu, že ich výsledky rezonujú aj v zahraničí, sú úspešní pri získavaní zahraničných grantov a publikujú v prestížnych vedeckých časopisoch. 

S vaším kolegom Tomášom Bertókom ste založili firmu Glycanostics, cez ktorú chcete priniesť revolúciu v liečbe rakoviny prostaty. V čom je spôsob, ktorý navrhujete, revolučný? 

Dlhodobo a systematicky sa zaoberáme analýzou glykánov. Glykány sú komplexné cukry, ktoré sa nachádzajú na povrchu každej bunky, ktorú máme v tele. Bunky obsahujú množstvo bielkovín, a takmer každá bielkovina je pokrytá aj cukrami, ktoré slúžia na komunikáciu s ďalšími bunkami. 

Ako prebieha medzi bunkami komunikácia prostredníctvom cukrov? 

Komunikujú medzi sebou tak, že každý cukor je rozpoznávaný špecifickou bielkovinou. Dalo by sa to opísať princípom zámky a kľúča. Kľúčikom je cukor. Ku každému kľúčiku existuje zámka, ktorá ho dokáže rozoznať – je ním bielkovina. Na základe tejto interakcie vedia bunky prenášať signály ďalej. 

Dobrým príkladom sú vírusy chrípky. Tie si vyberajú hostiteľskú bunku, ktorú napadnú, podľa cukrov na povrchu našich buniek. Preto vtáčí vírus nedokáže rozoznať cukry na povrchu ľudskej bunky a naopak. Majú totiž trochu inú štruktúru. 

Ktoré fyziologické procesy v našom tele závisia na takejto komunikácii? 

Mnohé. Pretože cukry na povrchu bielkovín ovplyvňujú ich stabilitu. Keď je bielkovina modifikovaná cukrom, nemôže byť naštiepená enzýmom, pretože cukry blokujú prístup k väzbovému miestu. Zároveň sú bielkoviny odolnejšie aj voči teplu či mrazu.

Pri vzniku a rozvoji rakoviny často dochádza k tomu, že isté enzýmy, ktoré štiepia cukry, sú buď prítomné vo väčšom množstve, alebo naopak neprítomné, čo sa prejaví zmenou zloženia glykánov.

Takže pri rakovine sú na povrchu bunky špecifické typy cukrov a to bez ohľadu na to, o aký typ rakoviny ide, či je to rakovina prostaty, pankreasu alebo prsníka. Cukrový profil bunky je znamienkom toho, či je rakovina v našom tele prítomná alebo nie. A takáto informácia sa dá využiť v diagnostike.

Ak teda urobíte glykánový test zdravému pacientovi, a pacientovi, ktorý má rakovinu, tak uvidíte rozdiel? 

Áno a veľký. V tom spočíva naša inovácia. V súčasnosti, keď vám chcú diagnostikovať rakovinu, tak vám odoberú krv, a kontrolujú v nej približne 10 bielkovinových biomarkerov. Ale žiaden z nich nie je veľmi spoľahlivý. 

Prečo? 

Pretože niektoré biomarkery môžu byť vo vašom tele zvýšené už tým, že napríklad fajčíte. Alebo tým, že sa liečite na nejaké iné ochorenie, a vaša pečeň je zaťažená užívaním liekov. 

Takže množstvo biomarkerov v našej krvi je veľmi individuálne? 

Presne tak, je tam veľmi vysoká individuálna variabilita. Dokonca niekedy môže byť hodnota týchto biomarkerov oveľa vyššia u zdravých ľudí, než u chorých. 

Zároveň platí, že dané biomarkery nemusia byť produkované len v prítomnosti rakovinového ochorenia, ale aj iných ochorení.

V našich testoch preto kombinujeme dve informácie. Prvou je množstvo určitého biomarkera v krvi. Druhou je jeho štruktúra, pretože bolo preukázané, že u pacientov s rakovinou sa mení cukrový obal na povrchu biomarkerov. Na základe kombinácie týchto dvoch informácií je naša diagnostika omnoho presnejšia.  

O koľko je presnejší tento spôsob diagnostiky?

Ak sa rozprávame o rakovine prostaty, klasickým biomarkerom je proteín PSA. Jeho hodnota, ktorá vás informuje o spoľahlivosti postupu diagnostiky, je približne 0,68, pričom ideálna hodnota je 1. Vtedy na 100 % viete, že ste chorý. Pri validáciách nášho postupu sme dosiahli hodnotu 0,95. Ale bolo to spôsobené aj tým, že počet vzoriek bol relatívne malý. Keď sme mali väčší počet vzoriek, stále sme sa pohybovali medzi hodnotami 0,8 až 0,9. To je výrazný progres. 

Foto: Linda Kisková Bohušová

Rakovina prostaty je ochorenie, pri ktorom sa často prízvukuje, že liečba je tým úspešnejšia, čím skoršia je diagnostika. Môže aj v tomto smere váš spôsob diagnostiky pomôcť pacientom?

Rakovina prostaty nie je taký dobrý príklad. Lepším je rakovina pankreasu. 

Pri rakovine pankreasu je veľmi dôležitá jej včasná diagnostika, pretože ide o skrytý orgán. V praxi to znamená, že nie je možné pri jej diagnostike použiť zobrazovacie techniky, ktoré sa používajú napríklad pri identifikovaní rakoviny prsníka. Keď sa zistí, že pacient má problém s pankreasom, väčšinou už býva neskoro. Aby sme v tomto prípade vedeli ochorenie zachytiť včas, je pre nás kľúčové identifikovať jeho biomarker.

V prípade rakoviny prostaty je to iné. Ide o ochorenie, ktoré sa u mnohých pacientov rozvíja aj desať, pätnásť alebo dvadsať rokov. V tomto prípade nie je až taká dôležitá včasná diagnostika. Omnoho dôležitejšie je správne rozlíšiť pacientov, ktorí sú vo včasnom štádiu, od tých, ktorí sú v agresívnejšom štádiu. 

Pacienti, ktorí sú v skorom štádiu, možno nebudú mať nasledujúcich pätnásť rokov žiadne komplikácie. Rakovina prostaty je síce ochorenie starších mužov, avšak častokrát títo muži zomrú v dôsledku inej zdravotnej komplikácie.  

Ak chcete liečiť pacienta, ktorý je v skorom štádiu rakoviny prostaty, pravdepodobne zbytočne plytváte liekmi. Tie sú nielen drahé, ale aj nadmerne zaťažujú organizmus. V prípade, že zvolíte chirurgický zákrok, môže pacient skončiť impotentný alebo neschopný udržať moč. To znamená, že kvalita jeho života pôjde dramaticky dolu. Preto je dôležité odlíšiť ľudí, ktorí môžu s touto chorobou žiť bez vážnych komplikácií, od tých s agresívnejšou formou, keď je nutné zakročiť, či už liečbou alebo chirurgickým zákrokom. 

Dokáže váš test rozlíšiť pacientov v skoršom štádiu, od tých, ktorí sa nachádzajú v agresívnejšom štádiu?

Áno. Preto keď  hovoríme o biomarkeroch, musíme ich rozlíšiť na diagnostické (poskytujú informáciu o tom, či je človek zdravý alebo chorý) a prognostické (presne povedia, v akom štádiu ochorenia sa človek nachádza). Náš princíp je vhodný na diagnostiku aj na prognózu. 

Aká je úspešnosť u pacientov pri vašom spôsobe diagnostiky?

Pri poslednej klinickej validácii nám náš klinický partner poskytol vzorky dvoch skupín pacientov. Zdravých a chorých. 

Vďaka nášmu testu sme boli schopní v skupine zdravých ľudí identifikovať takých, u ktorých výsledky  naznačovali, že majú predispozíciu o niekoľko rokov ochorieť na rakovinu prostaty. Preto sme sa po určitom čase nášho klinického partnera spýtali, či by sa nemohol pozrieť na týchto ľudí, a zistiť, ako sú na tom v súčasnosti. V čase, keď im bola odobratá vzorka, boli zdraví. Nás zaujímalo, či náhodou nedošlo k tomu, že v súčasnosti majú rakovinu prostaty.

U jedného človeka sa náš predpoklad potvrdil. U dvoch ďalších sme zistili, že sú v určitom prekanceróznom štádiu, a pravdepodobne, sa u nich v blízkej dobe rakovina vyvinie. 

Poviete si, no dobre, zistili sme to na troch pacientoch zo sedemdesiatich. Celková analýza vzorky však ukázala, že u žiadneho zo zvyšných zdravých ľudí sa nepotvrdilo, že by mal rakovinu prostaty. Takže áno, na jednej strane sme to zistili na troch zo sedemdesiatich. Na druhej strane sme spoľahlivo určili všetkých troch, ktorí sa  v skutočnosti v danej vzorke nachádzali. Môžeme teda povedať, že sme správne diagnostikovali všetkých pacientov medzi pôvodne zdravými jedincami. 

Zároveň sme zistili, že vieme veľmi efektívne zistiť, ktorí pacienti sú na začiatku rakovinového ochorenia a ktorí sú v agresívnejšom štádiu. Myslíme si preto, že budeme schopní úspešne určiť aj prognózu pacientov. 

Používa sa už táto metóda v nejakej krajine ako súčasť klinickej praxe?

Pri tejto otázke je nutné povedať, že v našom výskume sme si vybrali cestu analýzou cukrov. Avšak, na diagnostiku môžete použiť aj iné metódy, či biomarkery. Napríklad, analýzu proteínov, DNA, RNA, alebo iných maličkých biomolekúl. Čiže sú rozličné možnosti, aké typy biomolekúl môžu byť použité ako biomarkery. 

Čo sa týka využitia glykánov ako biomarkerov, nie je zatiaľ žiaden postup, ktorý by bol schválený agentúrou FDA (U.S.Food and Drug Administration), čo je agentúra pre kontrolu liečiv v USA, na diagnostiku rakoviny prostaty. 

Koľko vzoriek potrebujete zanalyzovať, aby ste boli schopní presvedčiť odbornú verejnosť o kvalite vašej metódy?

Momentálne máme zanalyzovaných približne stoštyridsať vzoriek. Na to, aby sme vedeli presvedčiť odbornú verejnosť o tom, že má zmysel náš diagnostický spôsob využívať, budeme musieť zrejme zanalyzovať tisícky vzoriek. Keď presvedčíme urológov v Európe, aby skúsili našu metódu použiť ako podporný test pri ich rozhodovaní vo svojej praxi a dajú nám spätnú väzbu, či vďaka nášmu testu predišli zbytočnej biopsii, alebo iným zákrokom, tak sa dostaneme do zaujímavého štádia. Potom budeme môcť riešiť schválenie našej diagnostickej metódy cez agentúru FDA.  

Ako sa k vám aktuálne dostávajú vzorky, ktoré analyzujete? 

Začali sme tým, že sme oslovovali urologické pracoviská na Slovensku. Máme dlhoročnú spoluprácu s pánom doktorom Sokolom v Trenčíne, ktorý má privátnu urologickú kliniku. Neskôr sme zahájili spoluprácu aj s urológmi v Martine a Bratislave. 

Veľmi dôležitý však pre nás bol prístup do kvalitnej biobanky. Biobanka je banka, ktorá združuje tkanivá alebo biologické tekutiny, ktoré môžete použiť identifikácii nových biomarkerov. My sme mali šťastie. Boli sme nakontaktovaní prostredníctvom MZ SR na kvalitnú biobanku v Rakúsku a po konzultácii s partnerom sme vyselektovali vzorky, ktoré sme použili na analýzu. Výhodou biobanky je to, že následne môžete zistiť aj ďalšie informácie o pacientoch, od ktorých vzorky pochádzali. Vedeli sme sa preto dodatočne dopátrať k informácii, ako sú na tom zdravotne od doby, keď im bola vzorka odobratá. A to je veľká výhoda. 

Bolo by možné týmto spôsobom, na základe analýzy cukrov, diagnostikovať aj iné ochorenia? 

Áno, náš princíp je naozaj univerzálny. Dôležité je určiť biomarker, ktorý je produkovaný konkrétnym orgánom pri istom ochorení. Ak chceme diagnostikovať rakovinu prsníka, potrebujeme vedieť, aký biomarker sa uvoľňuje do krvi pri tomto ochorení z buniek prsníka. Ak takýto biomarker nájdeme, môžeme sa pozrieť na to, ako sa mení jeho štruktúra v súvislosti s ochorením.

Patentová žiadosť, ktorú máme podanú, pokrýva trinásť rakovinových ochorení, a zoznam približne päťdesiatich až šesťdesiatich biomarkerov, na ktoré sa podľa nás oplatí pozrieť. 

 

Spracovala a uverejnila: Denisa Koleničová, NCP VaT pri CVTI SR

Foto: SAV, ESET Science Award, Linda Kisková Bohušová

Súvisiace:

Hore
Aurelium - centrum vedy
Veda v Centre
Publikácie Veda v CENTRE
kúpa časopisov jún 2016
Quark_2019
Bratislavská vedecká cukráreň
TAG Slovenská veda
banner záhrady
Extrapolácie 2019
Zaujímavosti vo vede
Slina predstavuje alternatívnu diagnostickú tekutinu.
Zistite viac