Liečivé choboty

Martin Martinec:

V Česku vyvíjajú inteligentného chemického robota, ktorý dopraví lieky na presne určené miesto v tele

Docent František Štěpánek: Je nadšený myšlienkou, že v priebehu niekoľkých rokov urobia roboty prevrat v medicíne.

V Česku míľovými krokmi speje k úspechu azda jeden z najodvážnejších vedeckých projektov v našich končinách. V elitnom vedeckom tíme sa snažia aj traja Slováci vyrobiť chobot - inteligentný chemický robot.

Svetový unikát: „Jedinečnosť projektu dokazuje i to, že Európska výskumná rada naň prispela grantom vo výške až 1,7 milióna eur,“ vysvetľuje stále usmiaty docent František Štěpánek, vedúci projektu CHOBOTIX z Ústavu chemického inžinierstva Vysokej školy chemicko-technologickej v Prahe. „Sme jediní na svete, ktorí sa niečomu podobnému venujú,“ dodáva pyšne pre Plus 7 dní. Neskrýva, že inšpiráciu hľadal aj vo filmovom Matrixe. Tam v podzemných tuneloch putujú „robotické chobotnice“, ktoré vyhľadávajú nepriateľské základne. Keď ich nájdu, začnú ich likvidovať. A na rovnakom princípe fungujú i české choboty. Chemické roboty budú počúvať naše príkazy - liečiť, čistiť, môžu sa zmeniť na baníkov i na nákladné autá v tajuplnom mikrosvete buniek. „Ako vedec sa musím obrniť obrovskou dávkou trpezlivosti. Experti však už čakajú, kedy budú môcť začať pracovať na komercionalizácii nášho projektu,“ vysvetľuje Štěpánek.

Nehráme sa na boha: Chobot je chemický robot, ktorý podobne ako klasické priemyselné alebo domáce roboty plní naše príkazy. Je však schopný manipulovať s objektmi na úrovni rozmerov menších než mikrometre, čiže milióntiny metra. Voľným okom sú choboty neviditeľné, ale keď sa ich spoja milióny, dokážu veľké veci. „Nechceme stvoriť umelý život, aj keď sme sa inšpirovali živými jednobunkovými organizmami,“ bráni sa František Štěpánek obvineniam, že sa spolu s jeho vedeckým tímom hrajú na bohov.

VŠCHT v Prahe kvôli projektu vytvorila nové Laboratórium chemickej robotiky. V tíme je štrnásť elitných mladých vedcov, medzi nimi i traja talentovaní Slováci. „Najzaujímavejšie pre mňa je prepojenie aplikovanej informatiky a chémie,“ hovorí Peter Grančič, ktorý pracuje na počítačových simuláciách chobotov.

Uľahčia nám život: Roboty, ktoré v rámci projektu vznikajú, sa nebudú vyvíjať ani rozmnožovať, nemajú procesory ani ovládací softvér. Komunikujú pomocou chemických signálov, podobne ako napríklad hmyz. Pohybujú sa v kolóniách a ich prednosťou je kolektívna inteligencia. Jednotlivé choboty napríklad dokážu spracovať chemické signály od svojich susedov a nakoniec na ne zareagovať spoločne. Podstatné je, že ich reakcia sa vždy dá predpovedať podľa určitých princípov, napríklad choboty „plávajú“ rovnakým smerom. Fungovanie chemických robotov sa tiež dá vysvetliť na príklade náhlej zmeny pohybu húfu rýb alebo na organizácii mraveniska či včelieho úľa. Projekt sa ešte len rozbieha, ale „pravé choboty“ by mali nakoniec vedieť vyhľadať zdroj znečistenia alebo rakovinový nádor v tele, či iný „zdroj“ chemickej látky, ktorá ich bude priťahovať doslova ako magnet.

Čo budú choboty robiť?: V medicíne sa chemické roboty dajú využiť ako miniatúrne nákladné autá, ktoré by „doručovali“ náklad liečiva cielene na konkrétne miesto, kde má človeku pomôcť. „Lekári by tak mohli zasiahnuť napríklad zhubný nádor bez toho, aby zbytočne 'otrávili' celý organizmus chemickými látkami,“ vysvetľuje Štěpánek. „Zatiaľ máme nosič, na teplotu reagujúci polymér, dokonca vieme chobot 'obliecť' do mimoriadne odolného plášťa z oxidu kremičitého, takže dokážeme regulovať, kam robot dosadne,“ nadchýna sa šéf tímu CHOBOTIX. „Teraz musíme vyriešiť spôsob uvoľňovania liečivých látok. Systém potrebujeme zdokonaliť, aby boli choboty schopné neutralizovať toxickú látku alebo, naopak, jedy pohltiť,“ dodáva František Štěpánek.

Továreň v ľudskom tele: Myšlienka cielených liečiv bioterapia pritom nie je novinkou. Chemické roboty by však nemali byť len „obyčajnými“ nákladnými autami rozvážajúcimi lieky. V jednotlivých svojich nádobách by do budúcna mali viezť len „suroviny“, z ktorých sa samotný liek vyrobí až priamo na mieste, kde je potrebný. „Náš chemorobot by mal pracovať ako pojazdné minilaboratórium. Existuje totiž veľmi veľa látok, ktoré sú účinné, problémom je ich nestabilnosť. Pomocou chobotov by sme ich dodali oddelene od aktivačného enzýmu. Až keď chobot dorazí na miesto určenia, ,zapli' by sme chemickú reakciu tak, aby sa vyrobil dostatok mimoriadne účinného liečiva,“ doplnil informácie František Štěpánek. A ako vlastne chobot spozná, že nastala tá správna chvíľa na jeho výrobu? Možnosti sú dve - v prvom prípade dostane „rozkaz“ zvonku. Zložitejšie je spustiť reakciu, keď robot napríklad nájde rakovinovú bunku. Výhodou je, že sa látky neuvoľnia naraz, ale môžu postupne unikať pomocou pórov v obale plášťa chobota. Postupné dávkovanie by mohlo pomôcť napríklad pri liečbe cukrovky, pri ktorej je potrebné doplňovať inzulín v rôznych dávkach podľa aktuálnej koncentrácie glukózy v krvi po celý deň.

Biosondy: Choboty by mohli nájsť uplatnenie i v diagnostike. Namiesto liekov ponesú náklad kontrastnej látky, ktorú dobre vidieť pri magnetickej rezonancii či pomocou röntgenu. Veľké nádeje vedci vkladajú do chobotov ako nových „biosond“. „Do miest, kde sa nedá inak merať, by sme v budúcnosti poslali kolóniu chemických robotov. Tie zmenia svoju štruktúru alebo chemické vlastnosti podľa toho, ako sa zmení teplota, pH alebo koncentrácia určitej látky,“ naznačuje docent Štěpánek. Roboty doslova preplávajú telom, potom ich pacient vylúči. Ich rozborom následne lekári určia diagnózu.

V kúpeľni aj v bani: Medicína pritom nie je jedinou oblasťou, kde nám môžu chemické roboty uľahčiť život. Okrem robotíkov s „mäkkou“ stenou sa výskumníci z VŠCHT pokúšajú vyrobiť i pevnejšie choboty, napríklad z oxidu kremičitého. Hodia sa napríklad pri čistení a dezinfekcii ťažko prístupných miest. „Predstavujem si choboty, ktoré vyrobia aktívnu látku až pri styku so špinou. Dramaticky by sme znížili obsah chemických látok, ktoré ničia životné prostredie,“ konštatuje František Štěpánek.

Naopak, pri vypustení rôznych látok do prostredia ich choboty môžu pohlcovať, čistiť vodu alebo zamorenú pôdu,“ opisuje František Štěpánek.

Na podobnom princípe môže fungovať aj ťažba surovín, napríklad vzácnych kovov, ktorých zdroje sú dnes už výrazne rozptýlené. „Roboty by ich mohli vyťažiť. To sa týka aj skládok odpadu. Niektoré suroviny sa nám z nich ešte môžu hodiť,“ hovorí vedec vizionár Štěpánek.

Kedy do praxe?: „Cesta chemických robotov do praktickej medicíny je beh na dlhú trať. Po pokusoch v nasledujúcich štyroch rokoch na VŠCHT sa budú musieť choboty otestovať na zvieratách a následne na dobrovoľníkoch. „Ak všetko pôjde hladko, prvých pacientov by chemické roboty mohli liečiť o desať rokov,“ domnieva sa Štěpánek.

Zdroj: Plus 7 dní č. 36/2009, str. 60/61 (03.09.2009)