Kvasinky: noví spojenci v boji s rakovinou

Pivní kvasinky (latinsky Saccharomyces cerevisiae) všichni dobře známe. Používají se mimo jiné při výrobě piva nebo jako droždí při kynutí těsta. Pivní kvasinka je jednobuněčný organizmus, není to ovšem žádný hloupý a netečný „pytlíček“ obalený buněčnou stěnou. Za vhodných podmínek navíc kvasinky vytvářejí kolonie – několik milimetrů velké kruhovité útvary, složené z mnoha buněk.

Pozoruhodný život kvasinek zkoumá řadu let Laboratoř biologie kvasinkových kolonií, kterou na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy vede profesorka Zdena Palková. Už v roce 1997 publikoval její tým v prestižním odborném časopise Nature objev, že kolonie kvasinek se mezi sebou „dorozumívají“ prostřednictvím amoniaku, který uvolňují do okolí. A to byl jen začátek dlouhé řady vynikajících vědeckých publikací. Od roku 2003 posiluje tento výzkum také spolupráce s laboratoří doktorky Libuše Váchové z Mikrobiologického ústavu Akademie věd ČR.

Za posledních 15 let se Zdeně Palkové podařilo přesvědčit světovou vědeckou komunitu, že kvasinky jsou mnohem podobnější nám lidem, než jsme si původně mysleli. Jak totiž se svými kolegy ukázala, kvasinkové buňky jsou v koloniích složitě uspořádány, komunikují spolu a vzájemně se ovlivňují. Tím vším kolonie připomínají mnohobuněčné organizmy.

Odborníci z týmu vedeného profesorkou Palkovou si teď připsali na konto další úspěch. Jako první na světě objevili, že kolonie pivní kvasinky jsou složeny ze dvou typů buněk. Po 7 až 10 dnech růstu kolonie se buňky začínají rozrůzňovat na takzvané U-buňky a L-buňky. U-buňky tvoří horní vrstvu, zatímco L-buňky vrstvu dolní. Oba typy se výrazně liší velikostí, vnitřní strukturou i fyziologickými vlastnostmi.

Nesmírně překvapivé a důležité bylo zjištění, že U-buňky připomínají svým „životním stylem“ buňky rakovinné. Mnoho nádorových buněk má zvláštní druh metabolizmu (způsobu využívání a zpracování živin), jímž vlastně parazitují na těle nemocného. Normální buňky, především jaterní a svalové, vyrábějí živiny, které se pak spotřebovávají v buňkách nádoru. Stejný vztah „živitele a příživníka“ našli čeští vědci mezi L-buňkami a U-buňkami v kvasinkových koloniích.

Biochemické dráhy zodpovědné za tento tok živin jsou přitom u kvasinek a živočichů pozoruhodně podobné. V evoluci tedy zřejmě vznikly velmi dávno a lidé i pivní kvasinky je zdědili po svých společných předcích ze vzdálené minulosti.

Díky českým vědcům teď biologové získávají nový pokusný organizmus pro výzkum rakoviny. S kvasinkami se přitom snadno pracuje, takže experimenty prováděné na nich jsou rychlé a efektivní. „Jsme přesvědčeni, že studium kvasinkových kolonií může podstatně přispět k pochopení základních metabolických procesů v nádorových buňkách. Získané poznatky pak mohou v dlouhodobé perspektivě pomoci při hledání nových způsobů léčby rakoviny,“ říká Zdena Palková.

Výsledky výzkumu publikoval jeden z nejlepších biologických časopisů, Molecular Cell. Může nás navíc těšit, že článek je českým „rodinným stříbrem“. Mnoho prestižních publikací, na nichž se podílejí čeští vědci, vzniká v rámci spoluprací se zahraničními pracovišti. Článek v Molecular Cell – stejně jako další práce o biologii kvasinkových kolonií – je ovšem výhradně dílem biologů z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze a z Mikrobiologického ústavu Akademie věd ČR. Naše univerzitní a akademické instituce tedy mohou být skvělými partnery, kteří se dokážou společně prosadit ve světové vědecké špičce.