Čeští vědci nezahálejí a stejně jako v minulosti se snaží mít svůj podíl na vyřešení útrap lidstva. Jakých úspěchů se jim podařilo na mezinárodním vědeckém poli dosáhnout?
1. Léčba AIDS
AIDS, syndrom získaného selhání imunity, způsobuje virus HIV. Poprvé byla nemoc zaznamenána v roce 1981 a od té doby se jí nakazilo přes 40 milionů lidí, tři čtvrtiny z nich v zemích subsaharské Afriky.
Virus se přenáší krví, při nechráněném pohlavním styku a bohužel také z nakažené matky na dítě. Vědci se lék na AIDS snaží vyvinout už desítky let, brání jim v tom rychlé mutace viru.
Ten může v těle přežívat několik let, aniž by nakaženému způsoboval problémy. Když však u něj propukne AIDS, infekcím už se jeho tělo neubrání a některé z nich podlehne.
Antivirotika z české kotliny
V současné době nelze nemoc vyléčit, lze ji ale zpomalit tak, že postižený může prožít takřka plnohodnotný život.
A svůj podíl na vynalezení léku, který se k léčbě AIDS používá, má i český vědec, profesor Antonín Holý (1936–2012), který pracoval v Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd v Praze.
Tento významný chemik je tvůrcem antivirových preparátů, na jejichž základě byla vyvinuta léčiva na řadu virových zánětů. Od roku 1976 na jejich vývoji spolupracoval s Erikem De Clercquem (nar. 1941) z univerzity v belgické Lovani. Ten je spoluautorem patnácti Holého patentů.
Lék na AIDS patentován
Vývoj antivirotik byl však časově i finančně náročný, proto se do něj nechtěla pustit žádná z evropských farmaceutických společností. Ujala se jej až americká Bristol – Myers, později jej však opustila jako neperspektivní.
Patenty proto v roce 1990 odkoupila malá americká společnost Gilead Sciences, jež vyvinula lék Remdesivir, který se zdá být účinným v boji s koronavirem, a pracuje pro ni další úspěšný český vědec, Tomáš Cihlář.
Tato firma na základě práce Antonína Holého přišla s léky na léčbu zánětu oční sliznice, pásového oparu, hepatitidy B, a dokonce i na léčbu AIDS – pacientům stačí k potlačení příznaků nemoci užívat jednu tabletu denně.
2. Řešení syndromu suchého oka
V současnosti, kdy lidé tráví hodiny a hodiny práce nebo zábavy u monitoru počítače nebo chytrého telefonu, se nejčastěji zmiňovaným oftalmologickým problémem stal syndrom suchého oka.
Celosvětově trápí až 35 % populace, tedy miliardy lidí, hlavně vyššího věku. Dochází při něm k poruše tvorby slzného filmu, který chrání oko. A to buď kvůli nedostatečné tvorbě slz, nebo se slzy odpařují příliš rychle.
Syndrom se projevuje řezáním a pálením očí, pocitem cizího tělesa či tlaku v oku, tvorbou hlenu a světloplachostí. Při neléčení se může rozvinout až chronický zánět rohovky či spojivky. Může dojít až k oslepnutí.
Snadná léčba díky miniaturním kapslímNyní na trhu dostupné oční kapky se snaží napodobit složení slz a zvlhčovat oko. Musejí se však aplikovat několikrát denně.
Tým Lukasze Cwiklika z pražského Ústavu fyzikální chemie J. Heyrovského Akademie věd se syndromu suchého oka jako jediný na světě věnuje na molekulární úrovni.
Zkoumají, jak se na oku tvoří lipidový (tukový) film, jenž má vliv na jeho stabilitu, a jak probíhá odpařování slz.
Jejich cílem je pochopit mechanismus vzniku tohoto filmu, aby mohli vyvinout miniaturní kapse naplněné lékem, které by stačilo aplikovat jen jednou denně. Doufají, že se jim podaří vyvinout také na tomto principu fungující kontaktní čočky.
3. Nanovlákno
Modernímu světu vládnou nanotechnologie, které fungují na bázi základních částic hmoty, tedy molekul a atomů. Jeden nanometr je miliardtina metru (rozdíl mezi metrem a nanometrem je stejný jako mezi zeměkoulí a tenisovým míčkem).
To dává netušené možnosti vývoji nových technologii.
Nanočástice se používají k ošetření skel a karoserií aut, jež chrání před špínou, lůžkoviny z nanovlákna zase likvidují roztoče, ponožky s nanočásticemi stříbra brání tvorbě plísní a zápachu a snadno polykatelné nanokapsle mají potenciál změnit medicínu a péči o lidské zdraví.
Náskok před zbytkem světa
„Česká republika má výjimečné postavení v aplikaci nanotechnologií do konkrétních výrobků a průmyslových materiálů,“ říká Jiří Kůs, předseda asociace nanotechnologického průmyslu.
Už v roce 2004 jsme u nás patentovali stroj na průmyslovou výrobu nanovlákna, dnes je tak u nás několik desítek firem, které vyrábějí produkty na bázi nanotechnologií, a to v oblasti biotechnologie, kosmetiky, energetiky či textilního průmyslu.
Filtry či roušky z nanovlákna rovněž aktuálně chrání před nebezpečným koronavirem.
4. Náprava zeleného zákalu i poškozené oční rohovky
Rohovka je průhledná svrchní vrstva oční koule, chránící oko před vnějšími vlivy a umožňující světlu procházet dovnitř oka. Při jejím poranění či poškrábání může dojít ke zhoršení průchodu světla do oka, čímž se zhorší kvalita vidění.
Navíc je poškozená rohovka náchylnější k infekci, což může vyústit až ve ztrátu zraku. Čeští vědci však přišli na to, jak podpořit její snadné hojení. Pomohla jim v tom nanovlákna.
Nanovlákno a kmenové buňky
„Jsme schopni získat kmenové buňky z kraje oka, kde sídlí, namnožit je v tkáňové kultuře a na nanovlákenných nosičích je přenášet zpátky na poškozené oko.
Buňky migrují z nanovlákna na oko a zahajují hojení,“ popisuje Vladimír Holáň z Ústavu experimentální medicíny, který se výzkumem léčby poškození rohovky pomocí kmenových buněk zabývá.
Kmenové buňky se získávají buď z druhého oka, je-li poraněné pouze jedno, případně od dárce, kde ale hrozí odmítnutí, nebo se použijí vlastní kmenové buňky pacienta, jen z jiné části těla, například z kostní dřeně a rekultivují se tak, aby tvořila oční tkáň.
Zelený zákal už nás neoslepí
Jiná česká výzkumnice, Andrea Klápšťová z liberecké Technické univerzity, chce zase nanovlákna využít k léčbě zeleného zákalu – glaukomu. Hlavní příčinou jeho vzniku je zvýšený nitrooční tlak.
Když se v oku nahromadí příliš velké množství nitrooční tekutiny, která nemůže odtékat, začne tato utiskovat zrakový nerv, jež může dokonce odumřít, a postižený pak oslepne.
Zelený zákal se projevuje nazelenalým odrazem zornice, proto jej Řekové označovali jako glaukos, což znamená „barva moře“.
Trámčinu nahradí nanovlákno
Zeleným zákalem trpí v ČR asi 340 000 lidí. Andrea Klápšťová je pak jediným člověkem na světě, který se snaží o jeho léčbu čistě pomocí nanovláken. Za udržování správného nitroočního tlaku zodpovídá v oku tzv.
trámčina, jakási síť vláken, která odvádí přebytečnou oční tekutinu. Když je poškozená, nemůže správně plnit svoji funkci a tlak v oku roste.
Při jejím nahrazení nanovlákny, která se jí svojí strukturou hodně podobají, by tento implantát opět umožnil odvod tekutiny a správný tlak uvnitř oka.
5. Lék na rakovinu
Nádorová onemocnění je označení pro skupinu chorob, pro které je charakteristickým rysem, že vlastní buňky organismu v nějaké části těla začnou nekontrolovaně růst a změní se ve zhoubný nádor. Ročně na světě přibude 18 000 000 nových případů rakoviny.
Tuto diagnózu si tak během života vyslechne každý 5. muž a každá 6. žena, přičemž každý 8. muž a každá 11. žena na následky rakovinného bujení zemřou.
Mitotam účinkuje na nádory ledvin
Do těchto smutných statistik by však brzy mohli zasáhnout čeští vědci. Protinádorová látka Mitotam už je ve stadiu klinických testů na pacientech, její úspěšnost se ukazuje především při léčbě karcinomu ledvin.
Podle profesora Luboše Petruželky, vedoucího týmu z Biotechnologického ústavu Akademie věd, který se na vývoji léku podílel, ovšem nepůjde o univerzální lék, ale u určité, správně vytipované skupiny nemocných by úspěšný být měl.
Půdní bakterie proti rakovině
Dalším českým želízkem v ohni boje s rakovinou je tým, jemuž velí Pavel Majer z Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd ČR. Ve spolupráci s vědci z Univerzity Johnse Hopkinse v americkém Baltimoru se jim podařilo vytvořit léčivo, které účinně ničí rakovinné nádory.
Extrahovali jej z látky, kterou vytvářejí půdní bakterie v Peru. Pokud proběhnou úspěšně klinické testy v USA, bude tato účinná látka nabídnuta velkým farmaceutickým firmám k výrobě léku, který by se mohl dostat na trh mezi roky 2025 až 2027.
6. Rozpoznávání lidí podle chůze
Na ulicích některých měst ve světě už běžně fungují systémy na rozpoznávání obličejů. Používá je i policie, když se jí podaří získat usvědčující video, aby si ověřila, že na záznamu je opravdu pachatel. Ovšem lidské obličeje jsou si podobné.
Do rozpoznávání je tak třeba přidat další prvky, třeba rozpoznávání podle chůze. Na něm pracuje několik vědeckých skupin na světě, mezi nimi i Michal Balážia, absolvent brněnské Masarykovy univerzity. Ten tvrdí, že styl chůze je něco jako podpis.
Podle chůze poznáš zločince
Vliv na něj může mít dědičnost, ale lišit se může třeba i podle obutí, typicky u žen. K rozpoznávání různých stylů chůze využívá výzkumník, aktuálně působící v USA, strojové učení.
Aby bylo úspěšné, stačí nasbírat hodně příkladů chůze jednoho člověka, a pak jiného, aby si jej stroj zapamatoval.
Hlavním využitím je snadnější identifikace pachatelů trestných činů, zdá se ale, že by systém mohl mít i komerční využití ve firmách – zaměstnance by místo identifikačních kartiček rozpoznávaly podle stylu jejich chůze.
7. Temná hmota
Zákon gravitace odvodil v 2. polovině 17. století Isaac Newton a k popisu veškerého kosmického dění byl používán až do přelomu 19. a 20. století. Na jeho základě byly například popsány pohyby planet. Výjimku tvořila planeta Merkur.
Problém s její trajektorií kolem Slunce vyřešil Albert Einstein svojí teorií relativity, podle které je Newtonův gravitační zákon jejím speciálním případem. Ovšem ani teorie relativity nebyla schopna obsáhnout všechny jevy, k nimž ve vesmíru dochází.
Proto ve 30. letech 20. století přišel švýcarský astronom Fritz Zwicky (1898–1974) s myšlenkou „temné hmoty“, která dodává gravitační působení, aniž by ji někdo mohl pozorovat.
České výpočty jsou jednoduché, ale přesné
Odpůrci této teorie naopak mají za to, že je třeba na základě pozorování změnit gravitační zákon, aby platilo, že v režimu slabých zrychlení (tedy u vzdálených galaxií) je gravitace efektivnější.
Vznikla modifikovaná newtonovská dynamika – MOND. Čeští astronomové z Astronomického ústavu Akademie věd, aniž by polemizovali o tom, zda temná hmota existuje, či nikoli, vytvářejí modely chování vesmíru bez započtení temné hmoty na běžných počítačích s akceptovatelnou odchylkou od reality.
Oproti tomu výpočty s temnou hmotou potřebují super výkonné počítače, aniž by jimi dosažené výsledky byly výrazně přesnější.
