Nobelova cena za boj s parazity

Nobelova cena! Nejvyšší meta, jakou může vědec dosáhnout. Ano, říká se, že existují i jiné ceny s tou Nobelovou srovnatelné, ale to se jen říká.

Toto nejvyšší ocenění se udílí v pěti oborech, z nichž dva (chemie a fyziologie nebo lékařství) jsou alespoň zčásti vyučované i u nás na Přírodovědecké fakultě UK. Třetí obor, fyzika, má do našich oborů okrajový přesah. Jen dvě méně exaktně definované ceny – za literaturu a za mír – se nás netýkají.

Cena za fyziologii nebo lékařství pro rok 2015 byla udělena třem parazitologům – Američanovi irského původu William C. Campbellovi a Japonci Satoši Ómurovi za výzkum léčebné látky proti parazitickým hlísticím a Číňance Tchu Jou-jou za výzkum přispívající k léčbě malárie.

Švédský Karolinský institut zdůvodnil své rozhodnutí o udělení ceny takto: „Laureáti vyvinuli způsoby léčby, které znamenaly revoluci v léčení jedněch z nejničivějších parazitických chorob, jež postihují stamiliony lidí ročně.“ A je vhodné dodat, že především v nejchudších oblastech světa.

Historické triumfy parazitologie

Letošní cena pro parazitology (i když oficiálně je za parazitologa označován pouze W. C. Campbell) je poněkud netradiční. Není to však zdaleka poprvé, kdy se parazitologie dostala na výsluní vědeckého světa. Předchozí nobelovské úspěchy jsou však hodně starého data.

Nobelovy ceny se předávají od roku 1901 a hned roku 1902 byla jedna z nich udělena Siru Ronaldu Rossovi (1857–1932) za důkaz, že malárii způsobovanou prvokem Plasmodium (česky zimnička nebo krvinkovka) přenáší bodnutím komáři rodu Anopheles. Ross tak položil základní kámen pro úspěšný výzkum této nemoci, její léčení i prevenci.

Jen o pět let později, roku 1907, získal „parazitologickou“ cenu další z pionýrských badatelů, Charles Louis Alphonse Laveran (1845–1922). Ten dokázal, že příčinou řady vážných lidských onemocnění, například spavé nemoci, jsou jednobuněční cizopasníci.

Do třetice se parazitologie dočkala roku 1927, tentokrát však paraziti vystupovali v pozitivní roli. Julius Wagner-Jauregg (1857–1940) byl oceněn za objev terapeutického účinku malárie při léčení progresivní paralýzy – obvykle smrtelného onemocnění, jímž se vyznačuje pozdní stadium syfilis.

Protože původci syfilis, bakterie Treponema pallidum, obvykle hynou již při tělesné teplotě kolem 38,5 °C, byla od roku 1917 až do nástupu antibiotik progresivní paralýza léčena právě pomocí Wagner-Jaureggovy malarioterapie. Metoda spočívala v naočkování nemocného malárií, případně jiným patogenem působícím horečnaté onemocnění. V Čechách se takový postup lidově nazývá vymítání čerta ďáblem.

Nobelovka se zpožděním

Ale zpět k aktuální Nobelově ceně, u které nás asi překvapí, že je udělována za objevy uskutečněné v hluboké minulosti. Všichni tři parazitologové získali letošní cenu za výsledky, k nimž dospěli už v první polovině sedmdesátých let – Tchu roku 1972, Ómura roku 1973 a Campbell roku 1975. To je před více než čtyřiceti lety.

Tato doba se blíží k horní hranici časového rozmezí mezi vědeckým počinem a jeho ohodnocením Nobelovou cenou. Rekord stále drží Peyton Rous, který si na svou Nobelovku za objev nádorových virů u kuřat musel počkat plných padesát let. Letošní „zdržení“ však potvrzuje obecný trend zvětšování tohoto rozestupu, jenž činí u Nobelovy ceny za fyziologii nebo lékařství průměrně 23 let, ale například ve fyzice už téměř 30 let.

Současná praxe je poněkud v rozporu s původní ideou Alfreda Nobela. Testamentem z roku 1895 zřídil Nobel fond, ze kterého se měly rozdělovat roční úroky jako ceny osobám, jejichž činnost přinesla lidstvu v předchozím (!) roce největší prospěch.

Avšak k posouzení, který objev byl pro lidstvo nejpřínosnější, je většinou potřeba časový odstup. Ten je v některých případech opravdu značný a dostává se do konfliktu s dalším pravidlem Nobelových cen, totiž že se udílejí pouze žijícím osobám. Průměrný věk laureátů se tak stále zvyšuje a dnes se blíží sedmdesátce. Letos ocenění parazitologové však i tuto hranici s přehledem překonali. Tchu i Campbell oslavili tento rok osmdesáté páté narozeniny a „mladík“ Omura za nimi zaostává o pouhých pět let.

Nejvyšší vědecká pocta pro ženu

Letošní Nobelova cena za fyziologii nebo lékařství je zajímavá i tím, že mezi laureáty je žena. Mezi lety 1901 až 2015 obdrželo tuto cenu celkem 210 badatelů, z toho 198 mužů a pouze 12 žen. Snad nás může potěšit, že první ženskou nositelkou Nobelovy ceny za fyziologii nebo lékařství se stala roku 1947 společně s manželem pražská rodačka Gerty Coriová.

Bertha von Suttnerová, první žena, která už roku 1905 získala cenu za mír, byla rovněž českého původu. Snad jen pro doplnění dodejme, že vedle těchto žen pocházejí z českých zemí ještě další dva nositelé Nobelovy ceny. Roku 1947 ji získal C. F. Cori za fyziologii nebo lékařství a roku 2007 P. Grünberg za fyziku. Česká republika má mezi laureáty zatím jen dva zástupce – roku 1959 získal Nobelovu cenu J. Heyrovský za chemii a roku 1984 J. Seifert za literaturu.

Nobelova cena v každém oboru může být v daném roce rozdělena mezi více vědců. Roku 1968 bylo rozhodnuto, že se o ni mohou podělit maximálně tři osoby. Letos tedy Campbellovi a Omurovi připadla polovina ceny za objev léku zvaného avermectin, jehož deriváty pomáhají léčit mimo jiné lymfatickou filariázu a říční slepotu.

Druhou polovinu ceny si odnáší Tchu za „znovuobjevení“ léku artemisininu, který pomáhá v boji proti malárii. Navzdory pokroku při potlačování jejího šíření malárie stále zabíjí každý rok přes půl milionu lidí, hlavně malých dětí v nejchudších částech Afriky.

Tajný medicínský výzkum

Oceněné objevy týkající se antiparazitických léků mají opravdu poučnou a v mnohém neobvyklou historii.

Tchu Jou-jou, první čínská nositelka Nobelovy ceny v přírodních vědách, je chemička a farmakoložka. Po většinu svého profesního života byla spíše zapomenutou skromnou vědkyní a nikdy nebyla příliš aktivní na mezinárodním poli. Byla ovšem tou správnou osobou pro nesnadný úkol, který svým vědcům zadal čínský vůdce Mao Ce-tung.

Během vietnamské války požádal vůdce komunistického Severního Vietnamu Ho Či Min spřátelené Číňany o pomoc s vývojem antimalarik pro své vojáky. Dosud používaný chlorochin byl totiž kvůli rostoucí odolnosti původců malárie (plasmodií) stále méně a méně účinný.

Roku 1967 proto v Číně vznikl tajný program nazvaný Projekt 523. Jeho cílem bylo získání nového antimalarického léku. Čínští vědci otestovali velké množství chemických sloučenin (uvádí se, že přes dvě stě tisíc), ale žádná neměla výraznější účinky.

Recept z dávnověku

V roce 1969 se do projektu zapojila i 39letá Tchu, odbornice na studium rostlinných látek včetně těch používaných v tradičním léčitelství. Její tým nashromáždil asi dva tisíce tradičních receptů a následným testům podrobili čtyři stovky extraktů z rostlin. Ani tyto receptury však neměly kýžený efekt.

Pozornost vědců se mimo jiné soustředila i na výtažky z pelyňku ročního (Artemisia annua). Ve shodě s tehdejšími znalostmi byl extrakt, stejně jako u ostatních rostlin, získáván s využitím vroucí vody. Tchu se však podařilo najít velmi důležitou poznámku v 1 600 let starém textu sepsaném Ke Chungem a odkazujícím na léčbu střídavých horeček, tedy onemocnění, které bylo možno považovat za malárii.

Tato nenápadná poznámka ve starém textu zachránila statisíce, možná i miliony lidských životů. Rada taoistického myslitele a lékaře Ke Chunga, jež k nám doputovala díky nezdolné píli Tchu z propasti zapomnění, zněla: „pelyněk je nutno louhovat ve vlažné vodě“. Pouze extrahování za nízkých teplot vede k izolaci účinné antimalarické sloučeniny!

Od pelyňku k léku na malárii

Izolaci čisté účinné látky – artemisininu – provedla Tchu v roce 1972. Dobrovolně se nabídla i k prvnímu testu této sloučeniny na člověku. Do povědomí světové veřejnosti se dostal artemisinin mnohem později, když byl představen na čínském zasedání Světové zdravotnické organizace v roce 1981. Od té doby je hojně nasazován při léčbě malárie.

Většinou se používá kombinace artemisininu či jeho derivátů s dalšími antimalariky na odlišné chemické bázi, aby se zabránilo vzniku případné rezistence (odolnosti) na tuto sloučeninu. Artemisinin se v lidském těle rychle odbourává, proto nepůsobí preventivně tak jako mnohá jiná antimalarika, která kromě léčby slouží rovněž k profylaxi (tedy předcházení chorobě).

Jak porazit hlístice?

Druhou polovinu letošní Nobelovy ceny za fyziologii nebo lékařství si rozdělili dva muži, jejichž výzkum vedl k vývoji léků dodnes běžně používaných v boji proti parazitickým hlísticím.

Z pohledu udílení Nobelových cen je důležité, že se tyto léky mohou využít také pro léčbu a dokonce i prevenci chorob působených vlasovci. Ti způsobují u lidí jednak lymfatickou filariázu, označovanou též jako sloní nemoc neboli elefantiáza, jednak onchocerkózu neboli říční slepotu. Obě tato závažná onemocnění se vyskytují především v tropických a subtropických oblastech Afriky a jihovýchodní Asie.

Ještě koncem minulého století trpělo různými projevy chorob vyvolávaných vlasovci na sto milionů lidí. Především díky plošné aplikaci poměrně levných a velice účinných léků, na jejichž vývoji se podíleli letošní laureáti Nobelovy ceny, se podařilo výrazně snížit počet nakažených. Obě zmíněná parazitární onemocnění tak dnes můžeme považovat za relativně vzácná – s výjimkou několika málo geograficky omezených lokalit.

Léčivo pro lidi i zvířata

Před čtyřiceti lety objevený avermektin, a především z něj odvozené deriváty (makrocyklické laktony) však mají mnohem širší použití. Právě tyto látky jsou základem mnoha odčervovacích léků, které pravidelně podáváme našim domácím mazlíčkům a hospodářským zvířatům, abychom jim ulevili od parazitů, případně se i sami chránili před možnou nákazou.

Nejznámějším derivátem avermektinu se stal ivermectin (invermektin), známý také pod obchodními názvy Mectizan nebo Ivomec, který je širokospektrálním antiparazitikem. Používá se v lidské i veterinární medicíně, a to nejen proti parazitickým hlísticím, ale také proti některým vnějším parazitům.

Ivermectin a jemu podobné látky působí jen na hlístice a členovce. Váží se totiž na takzvané glutamát-chloridové kanály, které se nacházejí pouze v membránách nervových a svalových buněk těchto dvou skupin organismů. Navázání léku zvýší přísun chloridových iontů do buněk, což způsobí paralýzu a následnou smrt parazitů.

Bakterie z golfového hřiště

Japonský biochemik Satoši Ómura se během své vědecké dráhy věnoval především vývoji léčiv připravovaných z látek, které se přirozeně vyskytují v mikroorganismech. Objevil a popsal více než deset nových bakteriálních rodů a ze studovaných mikrobů izoloval řadu biologicky aktivních sloučenin.

Svůj nejvýznačnější objev, který mu nakonec vynesl Nobelovu cenu, učinil v roce 1973. Na golfovém hřišti nedaleko své domovské instituce, výzkumného ústavu Kitasato, tehdy izoloval z půdy bakterii Streptomyces avermitilis. Jak se později ukázalo, tato bakterie produkuje v příhodných podmínkách antiparazitikum avermectin.

Právě protiparazitární efekt látek extrahovaných z mikroorganismů posléze zkoumal William Cecil Campbell. Tento americký biochemik a parazitolog narozený v Irsku pracoval v letech 1957–1990 v Merckově institutu pro výzkum léčiv. Účinnou látku avermectin poprvé izoloval a charakterizoval v roce 1975. Od ní odvozený, mnohem účinnější preparát ivermectin pak byl na trh uveden před více než 30 lety. Tak dlouho už pomáhá lidem i zvířatům v boji s parazity.