Kako ‘raskuhavanje jaja’ dovodi do boljih tretmana raka

Poznata je poslovica iz fizike koja kaže: 'vaša je teorija možda lijepa, ali ako nije baš urnebesno smiješna, vjerojatno samo gubite vrijeme.' Najnevjerojatnija znanstvena otkrića često su ona koja nas iznenade dovoljno da nas nasmiju prije nego što uopće stignemo razmišljati. Kad naše misli napokon uhvate oči i uši, promijenili smo se - neizbježno pomalo spoznajemo, jer neka od objašnjenja koja smo nekoć držali više ne mogu biti istinita.

S druge strane, postajemo i malo mudriji kako ona objašnjenja koja preživljavaju postaju sve jača. Jedna stvar koju većina nas 'zna' jest da ne možete razmesti jaje. Čak i da ste mogli, nikako ne biste mogli otkuhati jaje. Treba samo izvaditi jednostavnu termodinamiku kako bi se pokazalo da toplina primijenjena na jaje nepovratno denaturira njegove proteine. Kao što se kaže, Humpty Dumpty nikada više ne bi mogao biti sastavljen.



Ali jaja, posebno njihovi proteini i DNA, zapravo nisu tako jednostavna. Kad ih se zavije sa trezvenijom količinom topline, postaju pilići. Zapravo, ako pravilno postupate s kuhanim jajetom, moguće ga je i otkuhati. Tip koji otkrio da je prošlog mjeseca primio Ig Nobelovu nagradu za metodu koju je objavio ranije ove godine. Colin Raston, sa sveučilišta Flinders u Adelaideu, nije krenuo otkuhavati jaja ili osvojiti Ig Nobela. Želio je pronaći općeniti način za razotkrivanje i raspetljavanje proteina. Da bi to učinio, izgradio je vrtložni stroj sposoban za mehaničko odvajanje dugih niti proteina koji su prethodno obrađeni ureom.



Urea ne samo da žvače i razvija proteine, već ih također presvlači i štiti od ponovnog agregiranja u vrtložnom pogonu. Kad je jaje kuhano, jedan od prvih proteina koji se počinje želirati je lizozim. Ovaj multifunkcionalni baktericid prirodno obiluje bjelanjcima, a nalazi se i na mjestima poput suza, sline, mlijeka i sluzi. Kad su proteini poput lizozima denaturirani toplinom, električni naboji koji su izvorno bili smješteni u unutrašnjosti proteina izloženi su kada se odvija. To ih čini dostupnima za povezivanje u veće konglomerate koji će, usput rečeno, učinkovitije rasipati svjetlost.



Raston i njegovi kolege prvo su usavršili svoje metode s lizozimom, a zatim su prešli na veće proteine. Čak su uspjeli doći do proteina ponovno slagati vratiti se u svoje matične forme u roku od nekoliko minuta. Ovo je ogroman napredak u odnosu na standardne tehnike dijalize koje se sada koriste, a vjerojatnije će za to trebati cijeli dan. Ponovno presavijanje kristaliziranih nakupina bjelančevina malo je složenije od, na primjer, preuređivanja strukture zrna u termički obrađenim metalima. Ali ovo bi nam mogla biti dobra analogija na osnovnoj razini. Kada se bjelančevine korisne za ljude proizvode u industrijskim razmjerima nagovarajući bakterije da ih sintetiziraju u ogromnim kacama, glavna je poteškoća u tome što je potrebno više od samo kontrole temperature kako bi se spriječilo da kristaliziraju u ljepljive nakupine.

Način na koji zdrava stanica kontrolira svoje tvornice proteina je povezivanjem rastućih traka aminokiselina s malo zaštitnih molekula dok se prevode na ribosomu. To sprječava da se protein prerano savije prije nego što se završi puna nit. Ako se ljudski protein umjesto toga eksprimira u bakterijama i sintetizira u velikoj posudi, vjerojatno će nedostajati mnoge neophodne pomoćne molekule i predlošci potrebni za pravilno savijanje. Potpuno replicirati sve one ugodne eukariotske nematerijalne tvari na koje su se naši proteini navikli i na koje se oslanjaju za pravilno sastavljanje, u amorfnoj primitivnoj kašastoj kaši, i dalje je težak izazov. Ako su ti takozvani 'rekombinantni' proteini koji se sintetiziraju zapravo lijekovi za liječenje raka, neučinkovitost obrade na kraju košta puno vremena i novca.

Rekombinantni oblici inzulina, na primjer, mogu ublažiti potrebu za korištenjem inferiornih ili nezgodnih ‘prirodnih’ izvora (poput krava) kako bismo ih napravili za nas. Ali inzulin je prilično jednostavan peptid čija se sekundarna presavijena struktura prilično dobro razumije. Noviji lijekovi poput ZMapp-a koji se koriste za liječenje ebole sadrže nekoliko proteina antitijela koji se tek počinju shvaćati. The najbolji način za proizvodnju ZMapp-a bio je spojiti gene za to u biljku duhana gdje bi se proizvodi mogli kasnije ubrati. U jeku ebole jednostavno nije bilo načina proizvesti kvalitetan ZMapp u količinama koje bi bile potrebne u slučaju epidemije.



Rak

Što se tiče karcinoma, razumijevanje presavijanja ima važne implikacije, osim samog pravljenja lijekova. Krivo sklapanje mač je s dvije oštrice jer može biti i uzrok i posljedica tumerogenosti. Na primjer, energetski deficiti koji se često opažaju u stanicama raka mogu rezultirati prekomjernom količinom pogrešno sklopljenih proteina. S druge strane, ponekad i sami pogrešno sastavljeni proteini mogu biti uzrokom raka. Uloga mitohondrija viđena je gotovo ista zagonetka u usporedbi s genetskim mutacijama raka. Iako mutacije mogu očito rezultirati pretjeranom ekspresijom takozvanih 'onkogena' zbog kojih se stanice nekontrolirano množe, istraživači sada to cijene energetski ugroženi mitohondriji može biti temeljniji pokretač progresije tumora.

Kad se shvati da se mutacija javlja kao rezultat energetskog zatajenja normalnih mehanizama popravka ili sekundarne zbog metaboličkih prilagodbi tog otkaza, spektar uzroka i posljedica raka dolazi u puni krug. Kao što je gore spomenuto, liječenje raka sada može biti skup prijedlog, posebno neki od eklektičnih lijekova za antitijela koji se obično prepoznaju pod modnim nazivom koji završava sufiksom 'mab' (za monoklonska antitijela). Protutijela su u osnovi univerzalna računala imunološkog sustava, u smislu koji se na zahtjev mogu prepoznati gotovo sve molekule koje možemo zamisliti. Sve, od velikih virusnih bjelančevina kaputa, do malih metala, a možda i do stvari ne manje skliskih od samog teflona.

Priče o režimima od 1000 dolara po dozi za tumore koji se teško liječe nisu nikakvo pretjerivanje. Rituximab je jedan od lijekova koji se obično koristi kao dio koktelskog eliksira koji se daje za određene karcinome bijelih stanica - tumore B-stanica ili Hodgkins. Ovo je zanimljivo, jer ove godine prestaje s patentnom zaštitom i teoretski se može otvoriti blagotvornim učincima veće konkurencije. B stanice su stanice koje su odgovorne za stvaranje vlastitih antitijela na patogene napadače. Ono što ovdje potencijalno imamo jest mogućnost liječenja neispravnih stanica koje proizvode antitijela, osakaćenih vlastitim pogrešno savijenim proteinima, odvojenim lijekovima za antitijela proizvedenim kontrolom pravilnog presavijanja kako bi se ciljali ti proteini.

Kad davatelji Ig Nobelove nagrade kažu da im je cilj nas nasmijati koliko i pomoći nam naučiti, oni su apsolutno ozbiljni. Da nitko ne bi sumnjao u njihov dosadašnji uspjeh, mogli bismo primijetiti da dobivaju na popularnosti u usporedbi s ‘pravom’ Nobelovom nagradom. Na primjer, tko zna primatelje koji su osvojili Nobel jučer u kemiji za njihov rad na DNA alatu za popravak stanica? Možda nekoliko, ali barem sada svi znate kemičara koji je osvojio Ig Nobela za otkuhavanje jajašca.

Pogledajte našu seriju 2007es.com Explains za detaljnije izvještavanje o najnovijim tehnološkim temama današnjice.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com