Onkologické ochorenia sú vážnym problémom dnešnej uponáhľanej doby. Alarmujúci je fakt, že tieto ochorenia sú na vzostupe. Vzhľadom na podstatu ich vzniku podmienenú genetickými zmenami v bunkách, druhovú rozmanitosť týchto ochorení a problém s rezistenciou nádorových buniek voči liekom je liečba onkologických ochorení komplikovaná a často neúčinná.
„Dôležitú úlohu pri predchádzaní vzniku nádorových ochorení zohráva prevencia a zdravší spôsob života,“ poznamenáva doc. Martin Šimkovič (Fakulta chemickej a potravinárskej technológie, Slovenská Technická Univerzita v Bratislave), spoluriešiteľ projektu Využitie myrozinázy na aktiváciu sulforafanu pre vývoj preparátu s preventívnymi účinkami nádorových ochorení.
Témou je vytvorenie výživového doplnku na báze sulforafan-glukozinolátu, ktorý by bol súčasťou prevencie a slúžil by na zlepšenie odolnosti organizmu proti vzniku a vývoju onkologických ochorení. Koncom 60. rokov minulého storočia výskumný tím prof. Ľ. Drobnicu na Chemickotechnologickej fakulte SVŠT (v súčasnosti Fakulte chemickej a potravinárskej technológie STU) študoval biologickú účinnosť a mechanizmus pôsobenia prirodzených a syntetických izotiokyanátov na Ehrlichov ascitický karcinóm a zistil, že tieto organické látky dokážu účinne potláčať rast rakovinových buniek.
„Hoci výsledky ich výskumu si vedecká komunita dlho nevšímala, ich pozorovania sa nielen potvrdili, ale súčasne sa ukázalo, že rastlinné izotiokyanáty, sulforafan predovšetkým, aktivujú prostredníctvom transkripčného faktora Nrf2 obranné mechanizmy v cicavčích bunkách, čím dochádza k potlačeniu vzniku a rozvoju viacerých druhov rakoviny. Náš projekt, finančne podporený Agentúrou na podporu výskumu a vývoja, nadväzuje na doterajšie zistenia.“
Realizačný tím sa snaží pripraviť výživový doplnok, ktorý bude obsahovať dve hlavné zložky, rastlinný enzým (myrozináza) a substrát (sulforafan-glukozinolát). Samotný substrát bude prítomný vo forme, ktorá je chemicky stabilná, ale neaktívna a vyžaduje aktiváciu. Na tento krok sa využije myrozináza imobilizovaná na vhodnom nosiči. Jej úlohou bude pred perorálnym aplikovaním substrátu katalyzovať jeho premenu na aktívny produkt, sulforafan.
Hlavné ciele projektu
V projekte sú vytýčené dva hlavné ciele. Prvým z nich je príprava dvojzložkového výživového doplnku, ktorý bude obsahovať myrozinázu stabilizovanú imobilizáciou a sulforafan-glukozinolát.
„S ním úzko súvisia nasledovné čiastkové úlohy, selekcia vhodného rastlinného zdroja bohatého na substrát a enzým, zavedenie analytických metód na analýzu glukozinolátov a myrozinázy, návrh izolačného postupu a samotná príprava oboch kľúčových zložiek, vývoj poloprevádzkovej produkcie enzýmu a substrátu a finalizácia vývoja preparátu v priemyselnej malovýrobe.“
Druhým cieľom v projekte je testovanie účinkov sulforafanu a jeho prekurzora, sulforafan-glukozinolátu, na línie neoplastických buniek ľudských a živočíšnych tkanivových kultúr a na funkciu a procesy diferenciácie neurónov potkana. V študovaných bunkových líniách budú vedci zároveň sledovať zmeny v expresii viacerých regulačných proteínov zohrávajúcich dôležitú úlohu pri vzniku rakoviny a markerov zodpovedných za viacliekovú rezistenciu.
Doterajšie a očakávané výsledky projektu
Projekt za spustil koncom roku 2017 a momentálne je v počiatočnej fáze riešenia. Za toto krátke obdobie sa podarilo kultiváciou rastlinných druhov z čeľade kapustovitých v in vitro podmienkach pripraviť viacero koreňových kultúr. Zaviedli sa analytické metodiky na stanovenie a sledovanie zmien enzýmovej aktivity myrozinázy. „Tieto metodiky sa úspešne využili pri výbere vhodného rastlinného producenta a viedli k vytypovaniu rastlinných druhov s vyššou produkciou myrozinázy. Súbežne s týmito krokmi sme sa začali zaoberať postupom chromatografickej prípravy enzýmu z homogenizovaného rastlinného materiálu a semien, ako aj prípravou rekombinantného enzýmu pomocou kvasiniek. Oba spôsoby prípravy enzýmu stále prebiehajú, pričom sa optimalizuje viacero čiastkových krokov,“ uviedol doc. Martin Šimkovič.
Zodpovedným riešiteľom projektu je Fakulta chemickej a potravinárskej technológie STU v Bratislave, ktorej úlohou je vývoj analytických metód, vývoj a príprava samotného preparátu a ktorá sa bude súčasne podieľať na štúdiu vplyvov sulforafanu a jeho prekurzora na modelové bunkové línie. Na riešení projektu sa ďalej podieľa viacero ústavov SAV. Ústav genetiky a biotechnológií rastlín, Centrum biológie rastlín a biodiverzity SAV, jeho úlohou je výber vhodných rastlinných druhov (z prírodného prostredia) produkujúcich sulforafan-glukozinolát a myrozinázu a ich in vitro kultivácia za podmienok vedúcich k vyššej tvorbe oboch požadovaných látok, Ústav experimentálnej onkológie, Biomedicínske centrum SAV a Ústav molekulárnej fyziológie a genetiky, Centrum biovied SAV, ich úlohou je charakterizácia účinku sulforafanu a jeho prekurzora na modelové bunkové línie. Priemyselným partnerom projektu je Výskumný ústav pre petrochémiu a. s. Prievidza, ktorého úlohou je priemyselná výroba preparátu, súčasne sa bude podieľať na analýze, vývoji metódy a samotnej izolácii sulforafan-glukozinolátu z rastlinného materiálu.
„Očakávame, že riešením projektu získame informácie o postupe prípravy myrozinázy a substrátu, sulforafan-glukozinolátu z vybraných rastlinných druhov, ako aj údaje popisujúce molekulové a katalytické vlastnosti enzýmu a účinok imobilizácie na jeho aktivitu. Okrem toho získame súbor nových poznatkov charakterizujúcich mechanizmus pôsobenia sulforafanu a jeho prekurzora na proliferáciu a regulačné dráhy v bunkách nádorových línií,“ vysvetľuje doc. Martin Šimkovič s tým, že hlavným prínosom pre prax bude vytvorená metodika prípravy oboch zložiek z rastlinného materiálu a súbor informácií o katalytických vlastnostiach enzýmu, ale aj účinkoch samotného sulforafanu na rôzne druhy cicavčích nádorových línií buniek.
„Vzhľadom na to, že myrozináza je svojím katalytickým pôsobením na tioglykozidové väzby unikátna, dá sa očakávať, že tieto výsledky nájdu svoje uplatnenie aj v iných oblastiach života. Prínos experimentálnych výsledkov pre verejnosť je v tejto fáze riešenia projektu ťažko hodnotiť,“ doplnil ešte odborník.
Odborný garant textu: doc. Martin Šimkovič, Fakulta chemickej a potravinárskej technológie, Slovenská technická univerzita v Bratislave
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Ilustračné foto: Pixabay.com /DarkoStojanovic/
Uverejnila: VČ