"Vyvinuli jsme první plně autonomní DNA robotický systém pro precizní návrh léků a cílenou rakovinovou terapii," řekl ve vyjádření Arizonské univerzity Hao Yan, "Krom toho platí, že tato technologie může být použita pro mnoho typů rakoviny. Důvodem je skutečnost, že všechny pevné nádory jsou vyživovány z krevních cév v podstatě identickým způsobem."

Neméně podstatné je, že na otestování nanostrojů tentokrát nedošlo pouze "ve zkumavce", ale přímo in vivo, tedy v živých organismech – krom myší také v malých prasatech Bama.

Složené molekulární stroje byly jako "DNA origami" naprogramované k tomu, aby se rozložily u proteinu spojeného s rakovinovými buňkami. Zde uvolnily glykoprotein trombin, který v daném místě způsobil srážení krve a ucpal tak daný krevní přítok. Díky tomu se podařilo nádor zmenšit vlivem omezení přítoku krve.

Zcela samostatní

DNA origami roboti přitom operovali zcela samostatně. Na rozdíl od jiných cílených nanoléčiv, které je třeba k cíli navigovat pomocí magnetických polí a aktivovat světelným signálem, byly nanostroje injektovány do těla pokusných subjektů běžnou stříkačkou.

Metoda se ukázala být bezpečná a imunologicky inertní – nanostroje úspěšně zacílily jenom rakovinové buňky a neuvolnily svůj koagulační náklad u těch zdravých. Vědci se potenciálně obávali, že uvolnění thrombinu například v mozku by mohlo způsobit mrtvici. Série testů však ukázala, že obavy byly liché. Během 24 hodin od svého útoku se většina nanostrojů uvolnila ze svého cíle a byla postupně přirozeně vyloučena z těla.

Během dvou týdnů byla pozorována výrazná redukce velikosti nádorů, a to u celé škály nádorových onemocnění od rakoviny prsa, melanomu, rakoviny dělohy po rakovinu plic.

DNA nanorobot | zdroj: Arizona State University

Zatímco ve fikci jsou molekulární stroje běžnou praxí, v reálném světě vědy byla nanotechnologie až donedávna spíše podobnější jakési komplexnější chemii. Nových vlastností látek bylo například dosaženo speciální povrchovou úpravou, při níž nanotechnologie operovala jaksi pasivně podporováním či naopak potlačováním chemických reakcí. To se však v poslední době začíná výrazněji měnit. Funkční roboti o velikosti několika molekul se tak stávají realitou.

Na cestě vstříc nanomedicíně

Výzkum Arizonské univerzity (ve spolupráci s americkým Národním centrem nanověd a technologií a s Čínskou akademií věd) je v tomto ohledu zatím nejvýraznějším, avšak nikoliv jediným pokrokem. Loni na podzim se tak podařilo vyvinout nanostroje, u nichž preciznost fungování překvapila i samotný výzkumný tým. 

Podařilo se jim tehdy vyvinout nanomotory schopné vygenerovat až tři miliony otáček za sekundu. Testování v laboratorních podmínkách prokázalo, že jakmile se jim dodá potřebný zdroj energie – v tomto případě světlo – nanostroje se aktivují a do zacílených buněk doslova vyvrtají díru. Tímto cílové buňky zabijí.

Metoda je prozatím testována jenom v laboratorních podmínkách, a od in vitro k in vivo bude ještě dlouhá cesta. Podobně precizní likvidace nádorů je však předmětem výzkumu na více pracovištích.

Ředitel Hao Yan z Arizonské univerzity | zdroj: Arizona State University

Jak takový skok může vypadat v praxi, otestoval rovněž loni další test již v živém organismu. Tým z Kalifornské univerzity tehdy úspěšně otestoval cílené doručení léčiva uvnitř myší. Nanostroje se tehdy zvládly samy znavigovat prostorem myšího žaludku, přichytit se k žaludečnímu vředu a uvolnit zásobu léku se srovnatelným léčivým účinkem jako konvenční metody.

Od běžného nasazení jsou podobné nanostroje stále vzdálené. Vědci sami jsou ohledně efektivity nanotechnologií v medicíně ovšem mnohem optimističtější, než tomu bylo jen pár let nazpět. Také aktuální americko-čínská studie optimisticky mluví o tom, že nasazení u pacientů „jsme blíže, než se zdálo“. Studie ostatně proběhla již v roce 2016 a teprve nyní byla publikována.

Jak říkal už Richard Feynman, tam dole je spousta místa – a schopnost zaměřit se v medicíně na úroveň samotných molekul by v důsledku mohla být největším posunem v dějinách lékařství vůbec.

Výsledky studie byly publikovány v Nature.