Čo môže spájať brokolicu, slovenskú profesorku a viac než pol storočia vedeckého výskumu?
Sulforafán. Prírodná látka, o ktorej sa dnes hovorí po celom svete a ktorá je predmetom záujmu chemikov, molekulárnych biológov aj experimentálnych onkológov. Jej príbeh je však oveľa starší, než by sa mohlo zdať. A má tiež veľmi zaujímavú československú stopu. Jednou z významných osobností raného výskumu izotiokyanátov bola slovenská vedkyňa prof. RNDr. Katarína Horáková, DrSc.
Jej práca nás zavedie až do laboratórií 60. rokov minulého storočia.
Čo je sulforafán?
Sulforafán patrí medzi izotiokyanáty — organické zlúčeniny, ktoré v molekule nesú charakteristickú skupinu zloženú zo síry, uhlíka a dusíka. Práve tá im dáva ich typickú ostrú, nahorklú chuť a prenikavú vôňu. Kto niekedy strúhal chren, krájal reďkovku alebo otvoril wasabi, pozná ju veľmi dobre: izotiokyanáty sú to, čo štípe v nose.
S výskytom sulforafánu sú spájané predovšetkým kapustovité rastliny — brokolica, karfiol, hlávkový kel alebo ružičkový kel. Zaujímavým rastlinným zdrojom sú tiež mladé brokolicové klíčky.
Ako sulforafán v rastline vzniká
V nepoškodenej rastline sa sulforafán prakticky nenachádza. Rastlina v sebe drží jeho prekurzor nazývaný glukorafanín — a oddelene od neho enzým, ktorý ho vie rozložiť.
Keď dôjde k narušeniu rastlinného tkaniva, napríklad krájaním, drvením alebo žuvaním, obe zložky sa stretnú a do procesu vstupuje enzým myrozináza. Za vhodných podmienok následne dochádza k chemickým reakciám vedúcim k vzniku sulforafánu. Pre rastlinu je to spôsob obrany, ktorý sa spúšťa až v okamihu poškodenia; až druhotne je to téma pre chemikov.
Myrozináza je pritom bielkovina, a tak ako iné bielkoviny ju vyššia teplota poškodzuje. Obsah sulforafánu sa preto v surovej a dlho varenej zelenine líši. Nie je to žiadne tajomstvo — je to bežná kuchynská chémia, ktorú však vedci v laboratóriu musia strážiť rovnako dôsledne ako zloženie živného média. A práve sulforafán a ďalšie látky zo skupiny izotiokyanátov priťahujú pozornosť vedcov už niekoľko desaťročí.
Vedkyňa, nie lekárka
Hneď na úvod je dobré povedať jednu vec. Katarína Horáková nebola praktizujúca lekárka a nevenovala sa pacientom. Bola to bádateľka — prírodovedkyňa, ktorá v laboratóriu sledovala, ako sa správajú bunkové kultúry v prítomnosti presne definovaných chemických látok. Žiadny výrobok nehodnotila a text nižšie nie je jej stanoviskom k ničomu, čo sa dá kúpiť. Je to história laboratórneho výskumu jednej skupiny zlúčenín.
Pracovala navyše na rozhraní dvoch odborov, ktoré sa vtedy ešte len učili spolupracovať: chemickej syntézy a biológie bunky. Spolu so svojimi kolegami študovala biologické pôsobenie prírodných aj syntetických izotiokyanátov — teda aj látok, ktoré v žiadnej rastline nenájdete, pretože vznikli v laboratóriu ako obmeny prírodnej predlohy. Robila to v čase, keď dnešné metódy molekulárnej biológie ešte vôbec neboli k dispozícii.
Mimoriadne zaujímavá je predovšetkým jedna časť jej vedeckej práce. Výskum izotiokyanátov totiž zasahoval tiež do oblasti experimentálnej onkológie.
Rok 1968: izotiokyanáty a nádorové bunky
V roku 1968 publikovala Katarína Horáková spoločne s ďalšími československými vedcami v odbornom časopise Neoplasma prácu s názvom:
„Cytotoxic and cancerostatic activity of isothiocyanates and related compounds. I. Activity of some naturally occurring isothiocyanates and their synthetic analogues on HeLa-cells.“
Predmetom štúdie bolo laboratórne skúmanie prirodzene sa vyskytujúcich izotiokyanátov a ich syntetických analógov na HeLa bunkách.
HeLa bunky predstavujú jednu z najznámejších ľudských bunkových línií v histórii biomedicínskeho výskumu. Ide o bunky, ktoré sa v laboratórnych podmienkach dokážu deliť prakticky neobmedzene, a dali sa teda — na rozdiel od tkaniva odobraného pre jediný pokus — pestovať a rozposielať medzi laboratóriami po celom svete. Práve vďaka tomu sa stali štandardným materiálom, na ktorom sa v šesťdesiatych rokoch skúšalo, ako bunka reaguje na novo pripravené zlúčeniny.
A nebola to jediná štúdia. V tom istom roku publikoval tím ďalšiu prácu zaoberajúcu sa pôsobením inej skupiny izotiokyanátov na HeLa bunky. Horáková s Františkom Kalafutom takisto publikovala prácu sledujúcu morfologické zmeny HeLa buniek pri pôsobení cytotoxických koncentrácií izotiokyanátov — teda to, ako bunka pod mikroskopom mení svoj tvar a štruktúru. Nešlo teda len o jednorazový experiment, ale o širší, niekoľko rokov trvajúci výskum tejto skupiny látok.
Čo vlastne znamená výskum na nádorových bunkách?
Tu je potrebné urobiť veľmi dôležitý rozdiel. Ak vedci zistia určitý účinok látky na nádorových bunkách v laboratórnych podmienkach, neznamená to, že daná látka lieči alebo dokáže predchádzať nádorovému ochoreniu u človeka. Výskum na bunkových kultúrach predstavuje jeden zo základných nástrojov experimentálnej vedy. Umožňuje napríklad sledovať, ako bunky na určitú látku reagujú a aké bunkové alebo molekulárne mechanizmy môžu byť do tejto reakcie zapojené.
Bunka v plastovej miske je ale v úplne inej situácii než bunka v živom organizme. Látka sa k nej dostane v koncentrácii, ktorú si experimentátor sám zvolil, nemusí prejsť žiadnou premenou a nemusí prekonať žiadnu cestu. Až ďalší výskum môže ukázať, aký význam majú také pozorovania v živom organizme — a pri mnohých látkach sa ukáže, že žiadny.
Výskum pokračuje aj po viac než pol storočí
Od prvých prác Kataríny Horákovej uplynulo viac než 50 rokov.
Možnosti vedy sa za ten čas dramaticky zmenili. Dnešné laboratóriá môžu sledovať jednotlivé signálne cesty, expresiu génov, enzymatické procesy a ďalšie mechanizmy, o ktorých mali vedci pred pol storočím len obmedzené informácie. Sulforafán je preto aj dnes predmetom experimentálneho výskumu. V odbornej literatúre sú študované jeho interakcie s rôznymi bunkovými a molekulárnymi mechanizmami, napríklad bunkovými signálnymi cestami, reguláciou génovej expresie, bunkovým cyklom či programovanou bunkovou smrťou.
Jednou z oblastí vedeckého záujmu je takisto signálna cesta Nrf2. Sulforafán sa objavuje aj v súčasnom experimentálnom onkologickom výskume, kde vedci študujú jeho správanie a pôsobenie na molekulárnej a bunkovej úrovni.
Výsledky experimentálneho výskumu však nemožno zamieňať za preukázaný preventívny alebo liečebný účinok u človeka.
Príbeh, ktorý predbehol svoju dobu
Práve tu je príbeh profesorky Kataríny Horákovej taký fascinujúci. Predstavme si Československo roku 1968. Žiadne dnešné genetické sekvenovanie. Žiadne moderné databázy obsahujúce milióny odborných publikácií. Žiadne technológie, ktoré dnes vedcom umožňujú sledovať dianie vnútri bunky takmer na molekulárnej úrovni. Výsledky sa zapisovali do laboratórnych denníkov, pozorovanie vznikalo pri mikroskope a odborná literatúra prichádzala so zdržaním, ak vôbec. A napriek tomu sa v československých laboratóriách skúmali izotiokyanáty a ich pôsobenie na ľudské nádorové bunky.
O viac než pol storočia neskôr sa vedecký svet touto skupinou látok zaoberá ďalej.
Sulforafán nie je „nový zázrak“
Možno práve to je na jeho príbehu najzaujímavejšie. Sulforafán nie je látkou, ktorá by sa náhle objavila spolu s moderným trendom výživy. Za výskumom izotiokyanátov stoja desiatky rokov vedeckej práce — a tiež desiatky rokov otázok, ktoré zostali otvorené.
Od jednoduchých bunkových kultúr až po dnešnú molekulárnu biológiu sa vedci snažia stále podrobnejšie pochopiť, ako tieto látky interagujú so živými bunkami. A súčasťou histórie tohto výskumu je aj slovenská profesorka Katarína Horáková.
Jej práca pripomína jednu dôležitú vlastnosť skutočnej vedy: niektoré otázky môžu byť natoľko zaujímavé, že sa k nim vedci vracajú aj po viac než pol storočí. A tiež to, že medzi laboratórnym nálezom a odpoveďou na otázku „čo to znamená pre človeka“ býva cesta dlhá na celé generácie bádateľov.
Chcete sa pozrieť priamo na pôvodné vedecké práce?
- Horáková K., Drobnica L., Nemec P., Antos A., Kristián P. (1968)
Cytotoxic and cancerostatic activity of isothiocyanates and related compounds. I. Activity of some naturally occurring isothiocyanates and their synthetic analogues on HeLa-cells.
Neoplasma 15(2): 169–176. PMID: 5658012 - Horáková K., Drobnica L., Nemec P., Kristián P., Antos K. (1968)
Cytotoxic and cancerostatic activity of isothiocyanates and related compounds. II. Activity of substituted phenylisothiocyanates on HeLa-cells.
Neoplasma 15(2): 177–182. PMID: 5658013 - Horáková K., Kalafut F. (1968)
Morfologické zmeny HeLa buniek, vyvolané cytotoxickými koncentráciami izotiokyanátov.
Biologia (Bratislava) 23(6): 438–445. PMID: 4875734
Poznámka
Článok má informačný a vzdelávací charakter a popisuje históriu a oblasti vedeckého výskumu. Nehodnotí a nepopisuje žiadny konkrétny výrobok a nevzťahuje sa k ničomu z nášho sortimentu. Uvedené laboratórne štúdie nepredstavujú dôkaz, že sulforafán alebo potraviny či doplnky výživy s jeho obsahom predchádzajú, diagnostikujú alebo liečia nádorové či iné ochorenia. Sulforafán nie je v tomto článku prezentovaný ako liek.