Ochočené bakterie

Mitochondriím se přezdívá elektrárny buněk. Jejich nesprávné fungování je příčinou řady onemocnění, ale zároveň jsou „Achillovou patou“‎ nádorových buněk.

Tomáš Mráček a Eliška Koňaříková | Tomáš Novák týdeník HROT

„Mitochondrii si můžeme představit jako žížalu, která má na každém článku vchlípeninu dovnitř. A na těchto vchlípeninách jsou molekuly bílkovin, které vyrábějí energii téměř pro všechny procesy našeho těla,“ říká Tomáš Mráček z Fyziologického ústavu Akademie věd ČR. Jedná se o proces tzv. buněčného dýchání, kdy se, zjednodušeně řečeno, sledem reakcí přeměňuje glukóza (cukr) na molekuly energie ATP, které pak naše tělo dále využívá.

Hledá se Eva

Mitochondrie jsou původem bakterie, které si buňky živočichů i rostlin kdysi dávno „ochočily“, aby jim vyráběly energii. „Proto mitochondrie obsahují i vlastní DNA, která se dědí po matce,“ vysvětluje Eliška Koňaříková z Fyziologického ústavu Akademie věd ČR. V našich buňkách tak máme jadernou a mitochondriální DNA. Této speciální dědičnosti mitochondriální DNA pouze po matce se využívá pro nejrůznější genetické analýzy a pro popis migrace lidstva. Podařilo se tak například odhalit našeho společného předka v mateřské linii – mitochondriální Evu, která žila zhruba před 140 tisíci lety v oblastech dnešní Etiopie, Keni či Tanzanie.

Zlatá nanolupa

Před pár lety bylo nano všude: nanomateriály, nanonátěry čistící vzduch, nanoroboti… Teď slýcháme o nanorouškách. Kam se ale poděl zbytek?

Jelikož mitochondrie dodávají energii, jakákoli chyba v jejich činnosti se projeví mitochondriálním onemocněním. Jedná se o velmi rozmanitou skupinu vzácných onemocnění – konkrétním mitochondriálním onemocněním často trpí i jen několik pacientů na celém světě. „Příznaky bývají velmi nespecifické a cesta k diagnóze často trvá i několik let,“ popisuje současný stav Mráček.

I proto se v jednom ze svých výzkumných projektů zaměřují na novou diagnostiku mitochondriálních chorob. „Vyvíjíme nové postupy, jak diagnostikovat onemocnění z krve, což by mohlo být pro pacienty výrazně méně bolestivé než v současné době používané svalové či kožní biopsie,“ vysvětluje. Znalost diagnózy ale není výhra, většinu mitochondriálních onemocnění zatím léčit neumíme.

Mitochondrie:

• Buňky, které potřebují více energie, tedy např. buňky ve svalech, srdci nebo mozku, obsahují více mitochondrií (stovky až tisíce mitochondrií v jedné buňce).

• Vnitřní povrch mitochondrií je zvrásněný, aby měl větší plochu, a mohlo tak vznikat více energie.

• Jediné buňky lidského těla, které nemají mitochondrie, jsou červené krvinky. Proč? Protože přenášejí kyslík a na mitochondrie už „nezbylo místo“.

• Spermie mají mitochondrie, které vyrábějí energii pouze pro pohyb. Jakmile spermie oplodní vajíčko, mužské mitochondrie zanikají. Proto se mitochondriální DNA dědí pouze po matce (byly popsány případy, kdy se mitochondriální DNA dědila po otci, ale to je „biologická chyba“).

Pochopit problém

Ve spolupráci s Klinikou dětského a dorostového lékařství 1. lékařské fakulty Univerzity Karlovy v Praze a dalšími pracovišti tak u konkrétních pacientů hledají, kde by mohl být problém, a celý systém se snaží lépe pochopit. „Dnes už díky sekvenování umíme u konkrétního pacienta popsat, kde jsou mutace, ale stále neumíme jednoduše určit, že zrovna tato mutace je příčinou onemocnění. Proto je u nás dále zkoumáme a zjišťujeme, zda má daná mutace vliv na funkci mitochondrií,“ říká Koňaříková. Tyto znalosti jsou zásadní i pro pochopení funkce jednotlivých mitochondriálních „součástek“, a tedy i hledání možné léčby.

Výzkum mitochondrií se však zaměřuje i přesně opačným směrem. Mitochondrie jsou Achillova pata nádorových buněk – vypnutím „přívodu energie“ je elegantně zahubíme.

Mitochondriální onemocnění

• První mitochondriální onemocnění bylo popsáno až v roce 1988.

• Jedná se o vzácná genetická onemocnění s celkovou frekvencí výskytu jednoho nemocného na tři až pět tisíc obyvatel. Každých 30 minut se narodí dítě, u kterého se do 10 let rozvine mitochondriální onemocnění.

• Existuje mnoho různých druhů mitochondriálních onemocnění. Konkrétním mitochondriálním onemocněním často trpí pouze několik jednotek či desítek pacientů na celém světě.

• Jedná se o velmi heterogenní skupinu onemocnění, s různou závažností a různými klinickými projevy. Diagnostika bývá často zdlouhavá a komplikovaná. Pacient má v průměru 16 různých symptomů; mezi ty časté patří únava, slabost, metabolické problémy, diabetes, opoždění mentálního i fyzického vývoje a kardiovaskulární problémy.

• Mitochondriální onemocnění se může projevit v jakémkoli věku.

• Většinu mitochondriálních onemocnění neumíme léčit a léčba je pouze symptomatická (pouhé tlumení příznaků).

MitoTam, lék na rakovinu?

MitoTam je mitochondriálně cílený Tamoxifen, nadějný lék pro léčbu rakoviny, který cílí na mitochondrie. „Mitochondrie jsou životně důležité orgány, které dodávají buňkám energii – tedy ideální cíl pro zničení nádorových buněk,“ popisuje profesor Jiří Neužil, který kromě Biotechnologického ústavu Akademie věd ČR působí částečně i na Griffith University v Austrálii. „Naše látka MitoTam specificky rozpoznává a ničí pouze mitochondrie nádorových buněk, protože jejich membrány se liší od mitochondrií zdravých buněk lidského těla,“ vysvětluje.

První fáze klinického testování probíhala ve Všeobecné fakultní nemocnici v Praze a teď se připravuje fáze druhá. To je poměrně unikátní – většina klinických testů probíhá z finančních důvodů v zahraničí. Testy MitoTamu financuje firma Smart Brain Karla Komárka staršího a společnost KKCG s majitelem Karlem Komárkem mladším.