Na špičkově vybaveném operačním sále Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR v Liběchově bere Martin Maršala (z Kalifornské univerzity v San Diegu) do ruky prototyp speciální tzv. subpiální jehly a upevňuje ji do manipulátoru s velmi jemnou mechanikou, který ji umožňuje velmi citlivě posouvat. Jehla má specifický tvar, tenoučký háček na jejím konci svým tvarem připomíná malou hokejku. Jehlu operatér drží svisle, hrot směřuje téměř paralelně s míchou – a posléze ji pozorně noří do poslední nejjemnější membránky na míšním povrchu.

Potlačit aktivitu zmutovaného genu

Jedná se o zcela novou, subpiální metodu aplikace léčebných látek – subpiální se jí říká proto, že míří přímo pod měkkou plenu míšní (pia mater spinalis). Postup vyvinul Martin Maršala s Štefanem Juhásem a dalšími vědci z Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR. Jejich hlavním cílem přitom je bezpečně zavádět do míchy vektor s léčebným prostředkem potlačujícím aktivitu zmutovaného genu, který vyvolává amyotrofickou laterální sklerózy (konkrétně se jedná o gen superoxid dismutázy SOD1). Jakožto vektor (jakýsi dopravní prostředek léčebného prostředku) slouží specifický virus, který se ovšem nemnoží. Vědci pouze využívají jeho schopnosti vnést účinnou potřebnou substanci (genovou terapii) dovnitř buněk, aniž by sám měl nějaký toxický efekt.

Na výzkumu se podíleli vědci z Centra PIGMOD Ústavu živočišné fyziologie a genetiky AV ČR v Liběchově, které již deset let spolupracuje s americkou Neuroregeneration Laboratory na Kalifornské univerzitě v San Diegu, a z Ústavu makromolekulární chemie AV ČR. Výsledky jejich společného úsilí nedávno publikoval prestižní vědecký časopis Nature Medicine.

Dlouhodobý útlum onemocnění

„Výzkum na myších modelech ukázal, že jednorázová subpiální injekce genové terapie v úrovni krční a bederní míchy u dospělých myší těsně před vypuknutím onemocnění způsobí dlouhodobý útlum onemocnění. Léčba aplikovaná po vypuknutí nemoci zamezuje dalšímu zhoršování choroby,“ říká Martin Maršala. Nyní jde o to, aby se metoda ověřila na větších zvířecích modelech. Je nutné definovat bezpečnost chirurgického přístupu, najít optimální velikost jehly a určit optimální objem vektoru, který mohou injekčně vpravit, aniž by došlo k poškození míchy.

Vyvinout potřebnou jehlu trvalo téměř pět let, vědci zkoušeli řadu variant, než došli k finální, nyní testované podobě. „Pohybovat se v okolí míchy je velice náročné, protože nemáte prostor na jakoukoli chybu. Jediná může znamenat tragédii a těžké poškození míchy. To platí pro jakýkoli neurochirurgický postup na úrovni míchy,“ vysvětluje při páteční operaci Martin Maršala.

Unikání liběchovská miniprasata jako biomedicínský model

K ověření metody si vědci vybrali unikátní biomedicínský model – miniaturní prasata, která chovají v Liběchově pro studium různých onemocnění, včetně Huntingtonovy choroby, poranění míchy nebo právě amyotrofické laterální sklerózy. Díky podobnosti lidské míchy s míchou dospělých miniaturních prasat představuje tento model zásadní krok před zahájením klinických zkoušek u lidských pacientů.

„Mutací, které způsobují ALS, je spousta. My naše operace považujeme za důkaz principu, že je možné tímto způsobem dodat terapeutický vektor do míchy dospělého jedince. V případě, že se ukáže, že je tam jiný typ mutace, vyvine se jiný vektor, který se použije k terapii. Už ale máme mechanismus, jak tento vektor dodat do dospělé míchy,“ dodává Martin Maršala.

Metoda by mohla mít mnohem širší klinické využití: „Jednak k léčení různých forem amyotrofické laterální sklerózy, ale pravděpodobně i sklerózy multiplex. Pracujeme se skupinou Jana Motlíka a Štefanem Juhásem na projektu terapie chronické bolesti. Tam jsme také hodně blízko klinické aplikaci, přístup bude stejný, jen množství vektoru bude v případě neuropatické chronické bolesti podstatně menší.“ 

Jak krátkodobě zabránit imunitní odpovědi

Pro zdařilý chod experimentů bylo zapotřebí potlačit vlastní imunitní reakci zvířat vhodným imunosupresivem. Přípravou polymerních mikrosfér s řízeným uvolňováním aktivní látky pro model miniaturního prasete se zabývala Hana Studenovská z oddělení biomateriálů a bioanalogických systémů Ústavu makromolekulární chemie AV ČR.