Budou molekulární farmáři zachraňovat předávkované kokainisty?

Kokain. Zřejmě nejúčinnější droga k navození „mozkového blaha“, ale zároveň nutící svého uživatele k opakovanému dávkování a výrazné závislosti. A také nutnosti tyto dávky zvyšovat až k hladině bezprostředně ohrožující život.

Medicínské možnosti, jak rychle snížit akutní nadbytek kokainu v organismu, jsou v zásadě dvojí. Omezit další přístup do mozku vazbou drogy na specifickou protilátku, nebo ji velmi rychle odbourat vhodným metabolickým procesem.

Vědecký tým University of Kentucky vedený G. Wangem publikoval v časopise BMC Biotechnology 16/2016 studii věnovanou oné druhé možnosti. Předmětem výzkumu byl základní enzym kokainového metabolismu v lidském těle, zvaný butyrylcholinesteráza (BChE). Tento enzym funguje v krevní plasmě a degraduje kokain na biologicky neaktivní metabolity. Jenže – lidské tělo se obvykle s kokainem nepotkává, hladina BChE je standardně nízká a celý proces příliš pomalý. Izolovat BChE pro terapeutické účely z klonovaných lidských jedinců je nesmyslné, řešení nepředstavují ani tkáňové kultury.

Molekulární inženýři dotyčného týmu nicméně již před zhruba osmi lety dokázali připravit mutantní verzi BChE, vykazující proti té původní, „divoké“, až tisícinásobnou katalytickou účinnost. Obdržela název „true“, tedy skutečná, kokainová hydroláza (CocHs). Další výzkum pak navíc vedl ke konstrukci tzv. fúzních proteinů, obsahujících mj. fragment lidského imunoglobulinu. To jim dává schopnost vázat se pevněji na kokainové molekuly a také zajišťuje podstatně delší životnost v organismu, jemuž byly aplikovány.Proces jejich výroby je však mimořádně časově náročný a také drahý. Hledala se tedy technologie dostatečně spolehlivá a jednoduchá, a tím i přijatelně nákladná.

Ke slovu nakonec přišli „molekulární farmáři“ s technologií t.zv transientní exprese dotyčného genu v rostlinách . Její principy jsou pro různé účely využívány již téměř dvacet let – blíže viz zde.

Ono „transientní“ znamená, že do organismu je vnesen požadovaný gen, ovšem bez nároku na jeho trvalé včlenění přímo do genomu rostliny – tedy do DNA jádra či dalších organel. Do další generace už se tedy tato informace nedostane, funguje jen jako matrice pro vznik příslušných RNA a následných proteinů toho kterého jedince. Biosyntetický aparát rostliny ji však rozpozná a spustí příslušnou výrobní linku. A rostliny po dobu života daného orgánu, většinou listu vyrábějí třebas nějaký lidský hormon či určitou diagnostickou protilátku. Jsou samozřejmě velmi citlivé na kultivační podmínky, nepěstují se někde na poli, ale uzavřeny v klimatizovaných kójích či sklenících.

Autoři zmíněného výzkumu použili pro tvorbu fúzního proteinu CocH3-Fc oblíbený model rostlinných virologů, tedy tabák Nicotianabenthamiana. V podstatě napodobili proces napadení mladých rostlin masivní virovou infekcí. Extrakt z infikovaných listů byl poté testován na kokain-hydrolázovou aktivitu. Hladina dosáhla maxima po třech dnech pěstování rostlin, listy byly sklizeny, extrakty přečištěny a získaný preparát otestován na pokusných laboratorních myších. Těm byla nitrožilně (do ocásku) aplikována smrtelná dávka kokainu (180mg/kg jejich živé váhy). Kontrolní myši umíraly během jedné hodiny. Myši „zachraňované“ obdržely minutu před aplikací kokainu injekci preparátu p-CocH3-Fc, v dávce 1mg/kg živé váhy. Všechny přežily.

Cesta od pokusu na laboratorních zvířatech k praktické aplikaci v humánní medicíně bývá samozřejmě dlouhá. Těžko lze také předpokládat, že by budoucí kokainisté u sebe zároveň nosili injekci s účinným enzymatickým preparátem či si jej dokonce píchali před rizikovým „tripem“. Časový i dávkový faktor hraje v tomto příběhu zásadní roli, nicméně je to opět ono světlo na konci tunelu. V případech sice velmi kritických, ale ještě nikoliv beznadějných, by mělo pomoci i dodatečné rychlé podání preparátu.

Nejspíš není třeba se obávat protestů ze strany odpůrců GM technologií. Ti alespoň prozatím tvrdí, že jim technologie transientních expresí nevadí, dotyčné geny jsou přece u svých hostitelů jen na návštěvě a nemají ani jak a kam „nebezpečně utéci“. Případ tak oblíbené a mediálně vděčné přímé aktivistické akce proti molekulárně farmářským laboratořím není znám. Člověku (alespoň zatím) tito moderní trifidi nejsou nijak nebezpeční a jejich pěstitelé je, krom úvodního „infikování“, nijak netrápí.

Reakce drogových kartelů je, pravda, zatím neodhadnutelná.

Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze