NOVINKY Z CHEMIE
zity v belgickém Gentu. Belgie patří v medicín- ském využití implantátů s touto strukturou mezi průkopníky. Spolupráce mezi ÚOCHB a Gentem má navíc potenciál přesáhnout i do komerční sféry. Obě pracoviště už podala patentovou při- hlášku k užití popisovaných materiálů v plastické a rekonstrukční chirurgii. Orig. publ.: Groborz O., Kolouchová K., Par- mentier L. , Szabó A., Durme B.V., Dunlop D., Slanina T., Vlierberghe S.V., Photo-printable ra- diopaque hydrogels for regenerative medicine. ACS Applied Engineering Materials , 2024. doi: 10.1021/acsaenm.3c00533. » https://doi.org/10.1021/acsaenm.3c00533 VĚDCI Z ÚOCHB PŘEDKLÁDAJÍ UNIVERZÁLNÍ A PŘESNOU VÝPOČETNÍ METODU VÝPOČTU INTERAKCE PROTEINŮ S LÉČIVY Vědci z Ústavu organické chemie a bioche- mie AV ČR (ÚOCHB) vyvinuli unikátní výpočetní metodu, která dokáže během pouhých několika desítek minut přesně popsat interakci proteinu s molekulou potenciálního léčiva. Nová kvantově- -mechanická skórovací funkce z ÚOCHB tak může významně urychlit hledání nových léků. Člá- nek zveřejnil časopis Nature Communications . Studie ukazuje, že se poprvé jedná o výpočetní metodu tohoto typu, která je univerzálně použi- telná. Výpočtáři z ÚOCHB otestovali deset růz- ných proteinů s velkým množstvím navázaných malých molekul (ligandů) a s různě složitou strukturou. Výsledky porovnali nejen s dalšími vý- početními metodami, ale také s laboratorním ex- perimentem a z obojího srovnání vycházejí velmi dobře.
určitý protein a hledají molekulu, která se na něj co nejsilněji váže. Hledají přitom ale jehlu v kupce sena, kdy musí otestovat velké množství molekul, aby mezi nimi našli takové, které mají zajímavý potenciál. To objevování nových léků výrazně zpomaluje a prodražuje. Pokud se po- daří sílu vazby předpovědět a vytipovat tak mole- kuly, které nejlépe vyhovují zadání, pak výpočetní chemici ušetří experimentátorům práci, což vývoj léčiv významně urychluje. Potenciál výzkumu je tak silný, že se ho rozhodli podpořit i zástupci komerční sféry. S experty z ÚOCHB spolupracuje už nějaký čas jedna z velkých světových farma- ceutických firem. Orig. publ.: Pecina A., Fanfrlík J., Lepšík M., Řezáč J., SQM2.20: Semiempirical quantum- -mechanical scoring function yields DFT-quality protein–ligand binding affinity predictions in mi- nutes. Nat Commun 15, 1127 (2024). » https://doi.org/10.1038/s41467-024-45431-8
VĚDCI Z ÚOCHB ZDOKONALILI MATERIÁLY PRO REKONSTRUKČNÍ A PLASTICKOU CHIRURGII Vědci z Ústavu organické chemie a bioche- mie AV ČR (ÚOCHB) ve spolupráci s univerzi- tou v belgickém Gentu vylepšují vlastnosti ma- teriálů na bázi želatiny a rozšiřují možnosti jejich využití hlavně v medicíně. V článku, který vydává vědecký časopis Applied Engineering Materials (ACS), výzkumníci představili 3D tisknutelné ma- teriály, které lze jednoduše sledovat na rentgenu nebo počítačové tomografii (CT). Materiály na bázi želatiny jsou žhavé téma vý- zkumu posledních 10 let, protože jsou snadno vyrobitelné, netoxické, biologicky odbouratelné, a hlavně podporují růst buněk. Proto je používá v první řadě plastická a rekonstrukční chirurgie. Když lékaři vloží takové implantáty do ran, tělo se jich postupně zbavuje a nahrazuje svou vlastní tkání. Zmíněné látky tak urychlují hojení a do- konce umožňují jejich úplné opětovné vytvaro- vání, například při rekonstrukci prsou po mastek- tomii. Materiály lze navíc tisknout na 3D tiskárně přímo na míru každému pacientovi. Dosud bylo ale nutné vypořádat se se slabi- nou, kterou pomáhá odstranit právě výzkum z ÚOCHB. A sice, že bylo jen velmi obtížné sle- dovat odbourávání těchto materiálů v těle po- mocí běžných zobrazovacích metod. Rentgen-kon- trastní složka, kterou badatelé do materiálů nově dodali, umožňuje pozorovat, jak rychle implantát v průběhu času ubývá a jestli není poškozený. Za výzkumem stojí v ÚOCHB Ondřej Groborz z vědeckého týmu Tomáše Slaniny a vysvětluje: „ Na toto téma vzniká celá série odborných textů. První z nich představuje materiál na bázi želatiny, který je možné sledovat pomocí magnetické re- zonance. Ve druhém, aktuálním článku, který za- ujal časopis ACS, přidáváme možnosti zobrazení pod rentgenem nebo na CT. “ Obr.: (Vlevo) Klasická magnetická rezo- nance potkana (¹H MRI), příčný řez cca v místě pasu. Červená šipka ukazuje na místo implantace nového (fluorova- ného) implantátu; bílá šipka ukazuje na místo implantace staršího typu im- plantátu. (Uprostřed) Zobrazení stejné části potkana, ale s metodou na zob- razení fluoru (¹⁹F MRI), na obrázku je skvěle vidět tvar nového implantátu, ale starší typ není vidět. (Vpravo) Spojení obrázku z ¹H MRI a ¹⁹F MRI nám ukáže velikost a tvar implantátu a jeho anato- mické umístění.
SZÚ BUDE ZJIŠŤOVAT OBSAH TOXICKÝCH CHEMICKÝCH LÁTEK V TĚLE ČESKÝCH DĚTÍ A DOSPĚLÝCH
V České republice budeme během let 2024 až 2026 zkoumat zátěž dětské i dospělé populace toxickými chemickými látkami. Začátkem letošní- ho roku jsme ve čtyřech oblastech republiky za- hájili odběry vzorků dětské moče a vlasů, ve kte- rých budeme zjišťovat obsah široce rozšířených toxických látek, jako jsou bisfenoly, ftaláty a jejich náhrady, některé pesticidy a těžké kovy, včetně kadmia. Tento výzkum je podpořen evropským programem HORIZON EUROPE.
„ Samozřejmě nejsme jediní, kdo to dělá, tako- vých metod je víc. Většinou ale platí za rychlost nízkou přesností. Přesnější výpočty naopak trvají třeba i několik dní. Naše metody jsou jedinečné v tom, že dokážou zpracovat velké molekulární systémy v řádu desítek minut a přitom si zacho- vávají výhody mnohem náročnějších kvantově- -mechanických výpočtů. “ vysvětluje doc. Jan Řezáč, korespondenční autor článku ze skupiny Nekovalentní interakce prof. Pavla Hobzy. Odborníci z této skupiny se mezimolekulovými interakcemi zabývají dlouhodobě. Soustředí se přitom hlavně na biomolekuly a výsledky jejich práce tak mají přímý vliv na počítačový návrh léků. Když totiž vědci hledají nový lék, cílí na Toxické chemické látky obsažené v ovzduší, ve vodě, v potravinách a jejich obalech, v oblečení, v předmětech běžné potřeby nebo ve vyba- vení domácností vstupují do lidského organismu a mohou způsobovat celou řadu mnohdy zá- važných zdravotních problémů. V průběhu uply- nulých 30 let byla díky českému programu lid- ského biomonitoringu získána řada údajů, které významně pomohly hodnocení zdravotních rizik toxických látek pro obyvatelstvo. Dlouholeté zku- šenosti s tímto programem umožnily Státnímu zdravotnímu ústavu zapojení do evropského pro- jektu Partnerství pro hodnocení rizik chemických látek (zkráceně PARC). Projekt potrvá do roku 2029 a své úsilí zde spojilo více než 200 part- nerů z 29 zemí. V řadě z nich včetně ČR budou v následujících letech probíhat harmonizované studie lidského biomonitoringu, zkoumající zátěž Obr.: Srovnání rychlosti a přesnosti různých výpočetních funkcí. Zdroj: ÚOCHB
Na základě získaných dat lze navrhnout im- plantáty tak, aby se v těle odbourávaly co nej- efektivněji. Tkáně v lidském těle totiž rostou různě rychle, čemuž je třeba přizpůsobit vlast- nosti implantátu. Cílem je, aby se rozpouštěl stej- nou rychlostí, jakou roste zdravá tkáň. Na výzkumu spolupracuje český vědec se Sku- pinou polymerní chemie a biomateriálů z univer-
51
CHEMAGAZÍN • 2 / XXXIV (2024)
Made with FlippingBook. PDF to flipbook with ease