Ultrazvukem tam (=do buňky) a zase zpátky

Buněčná membrána selektivně brání volnému vstupu cizích molekul do buňky, některým látkám je dokonce vstup zakázán. Když se genový inženýr například snaží vpravit do buňky DNA, musí prostupnost buněčné membrány zajistit uměle. Slouží k tomu různé chemikálie nebo fyzikální triky. V poslední době jsme si nejvíce oblíbili poměrně univerzální nastřelování buněk mikroprojektily s DNA naschlou na povrchu, anebo perforaci membrány pulzem vysokého stejnosměrného napětí.

Mark Prausnitz z Georgijské techniky se svými spolupracovníky vyzkoušel novou metodu perforace ultrazvukem (gtresearchnews.gatech.edu/newsreleas/ultras...). Díra umožní vstup molekulám o průměru až asi 50 nm a za pár minut se opraví.

Ví se, že dvířka branky otvírá mechanická interakce membrány s bublinou, která osciluje v ultrazvukovém poli, bortí se, a tím vyvolává šokovou vlnu. Prudký pohyb kapaliny buněčný povrch perforuje, ale nitrobuněčné váčky přenášejí k poškozenému povrchu membránové záplaty, jimiž zas díru vyspraví. Jev, na němž se podílejí bubliny, se označuje kavitace.

Dnes se ultrazvuk používá jako diagnostická metoda v medicíně běžně. Také se jím rozbíjejí buňky a velké molekuly, obvykle za podmínek, při kterých se zbavujeme rozpuštěného vzduchu, aby nedošlo k nežádoucím reakcím s „aktivovaným kyslíkem“. Autorům nové metody se podařilo najít podmínky, při kterých ultrazvuk perforuje povrch jen dočasně. Prokázali to pěti různými mikroskopickými technikami. K pokusům použili hlavně rakovinné buňky z prostaty, do kterých vpravovali různé cizorodé molekuly. Prokázali, že buňky přežijí, ale pochopitelně nemají dosud ověřeno, zda se po delší době nedostaví nějaké nežádoucí jevy při aplikaci na nádor v mnohobuněčném organizmu. Úspěch dosažený na izolovaných buňkách a malých zvířatech je jen začátkem dlouhé cesty k aplikaci na člověka.

Vzpomínám si na svůj rozhovor s O. Wichterlem, který věřil, že se pomocí hadiček z jeho Hydronu (hydrofilního polymeru pro výrobu kontaktních čoček) podaří zavést chemoterapeutika až k nádoru. Nastavením porozity povrchu polymerní trubičky a rychlostí průtoku koncentrovaného roztoku látky smyčkou by se dávkovaly účinné molekuly do těsné blízkosti nádoru, zatímco okolní zdravá tkáň by netrpěla. Mohly by se dokonce používat i mnohem vyšší, toxické koncentrace. Pan profesor by se jistě potěšil, kdyby viděl, že k podobnému cíli míří z poněkud jiné strany autoři nové metody. Cíleným otevíráním buněk chemoterapeutickým činidlům nebo vektorům nesoucím genetickou informaci pomocí ultrazvuku možná půjde zaměřit vnášení i poměrně velkých cizorodých molekul do vybraného úseku tkáně v rámci mnohobuněčného organizmu. Nastřelování mikroprojektilů se hodí jen pro povrchové buňky organizmu a elektroporace je možná jen v malém prostůrku mezi dvěma elektrodami. Hloubková, cílená a neinvazivní metoda by byla nesporným přínosem jak pro chemoterapii, tak pro terapii genovou.