Ulity homolic jsou všechny hezké. Na snímku je Homolice mapová (Conus geografus). Její inzulín stál u zrodu mini-inzulínu. Kredit: Almed2, Wikipedia,CC BY-SA 3.0

Homolice jsou hojným, evolucí prověřeným, mořským organismem. Pro krásu jejich čtyři až deset centimetrů velkých ulit, jsou atrakcí celé řady letovisek. Mnohdy je potápějící se nadšenec vezme do ruky, aniž by si uvědomil, že homolicím nedělá potíž ho svým toxinem zabít. Pro filigránské kresby na lasturách byly homolice odjakživa vysoce ceněny. Dokládá to nález z pravěkého sídliště v Moravském krasu. Provrtanými třetihorními ulitami homolic se u nás zdobil šaman, nebo nějaká parádnice, už ve starší době kamenné. Dnes je mezi sběrateli nejvíce ceněna homolice „sláva moří“ (Conus gloriamaris) a to jak pro sytost barev a vzorování, tak pro její vzácnost. K mání občas bývají za sumy z nichž se protáčejí panenky.

Nás, normální, homolice zajímají spíše kvůli jejich konotoxinu, což je jeden z nejsilnějších jedů, jaké příroda zná. Je totiž šance, že by se některé vlastnosti jejich peptidu (potápěč si kvůli znecitlivění často ani neuvědomí, do jak vážné situace se dostal, když ho homolice přes rukavici „harpunovala“) daly využít jako náhrada opiátů. V boji s chronickou bolestí by lék, který nezpůsobuje zažívací a dýchací problémy, doslova k nezaplacení.

Dnes si ale vezmeme na mušku homolici mapovou (Conus geografus). Patří mezi nejběžnější druhy a setkat se s ní můžeme od Indo-Pacifiku, přes Rudé moře až po Japonské ostrovy. Zajímavá je tím, že při lovu svůj toxický jed vypouští ve formě obláčků do okolní vody. Nejdůležitější součástí jejího lektvaru, je inzulín. Jde o jeho jedinečnou formu. Působí rychle a razantně. Oběti přivodí okamžitý pokles hladiny glukózy v krvi, čímž ji ochromí. K paralyzované rybce homolice z ulity vysune část svého zažívacího ústrojí a oběť pozře.

Danny Hung-Chieh Chou, biochemik na lékařské fakultě University of Utah, vedoucí výzkumného kolektivu. Kredit: University of Utah.

Danny Hung-Chieh Chou je Číňan zaměstnaný na univerzitě v Utahu. Je členem kolektivu, který si na tento zvláštní inzulín homolic pořádně posvítil. Ukázalo se, že je kupodivu lidskému inzulínu v mnohém podobný.  Jedním z rozdílů je,  že lidský inzulín má ještě jakýsi přívěsek. Není tam pro nic za nic. Stará se o shlukování molekul. Agregování inzulínových molekul je dobré pro jejich uskladnění v pankreatu. Pro plnění fyziologické funkce jsou ale tyto přívěsky kontraproduktivní. Shluky je totiž potřeba nejprve rozvolnit na samostatné molekuly, teprve pak mohou plnit svou úlohu v krvi.  Než všechno proběhne a molekuly inzulínu se dostanou k akci, může to trvat až hodinu, což pro léčebnou aplikaci u diabetiků 1. stupně, není zrovna ta nejlepší vlastnost. Vzhledem k tomu, že plží inzulín se neshlukuje, jeho účinek nastupuje okamžitě. A s tím pochopitelně i náprava fyziologických poměrů v tkáni.

Vyskytl se ale problém. Inzulín plže v lidských tkáních moc účinný není. Bylo by ho potřeba aplikovat zhruba dvacetkrát více, než toho stávajícího. Ani s jeho imunogenicitou to nebylo slavné. To vědce přivedlo na myšlenku  vytvořit jakýsi hybrid a vzít si z obou inzulínů to dobré - aby se molekuly neshlukovaly a aby nástup účinku byl rychlý.

Chou s kolegy si z plžího inzulínu vybrali část, která usnadňuje vazbu na inzulínový receptor (ten buňky tkání vystrkují na povrch své membrány). Z molekuly plžího inzulínu k tomu použil čtyři aminokyseliny. Ty zapracoval do „osekané“ molekuly lidského inzulínu.  Pochopitelně že zkrácenou i o onu část, která má na svědomí jeho shlukování. Vytvořenou hybridní molekulu, kterou nazvali mini-inzulínem, vyzkoušeli na laboratorních potkanech.

V ekonomicky rozvinutých zemích lidé s diabetem 1. typu utrácí za zdravotní péči zhruba 2 500 dolarů ročně. Levnější inzulín a především jeho schopnost rychle reagovat na momentální potřebu organismu, by byl pro nemocné i celou společnost, značným přínosem. (Kredit: Volné dílo.)

Ukázalo se, že mini-inzulín se na  buněčné receptory vázal stejně mocně, jako klasický lidský inzulín, a co je důležité, nemá jeho nechtěné vlastnosti. Zatímco u standardní klasiky to může trvat až devadesát minut, než se jí podaří zjednat nápravu, hybridní molekula, jejímž vzorem byla homolice, zvládá úpravu homeostáze mnohem rychleji.

Závěr

Mini-inzulín je dosud nejmenší molekulou s plně zachovanou inzulínovou aktivitou. Nejen, že působí mocně a rychle, ale protože jde o malou molekulu, mělo by být snadnější ji syntetizovat. To z ní činí vážného kandidáta na novou generaci inzulínových léčiv, zvláště ve spojení s automatickými inzulínovými pumpami řízenými kontinuálním glukózovým čidlem.  Odhaduje se, že u  léčby diabetiků činí náklady na inzulín zhruba 18 %. Jeho snadnější syntéza by jeho cenu měla snížit. Tou největší devizou  mini-inzulínu, by ale byla jeho schopnost rychlé stabilizace poměrů v tkáních a orgánech a minimalizace rizik, které si nemoc vybírá jako svou daň na celé společnosti. Například v podobě mrtvých a zraněných při dopravních nehodách způsobených poruchou vědomí, ať už z hyper, či hypoglykémie.      

Video: Fast Acting Insulin ConeSnail


Literatura
Xiaochun Xiong, et al.:A structurally minimized yet fully active insulin based on cone-snail venom insulin principles, Nature Structural & Molecular Biology, 1 June 2020, https://doi.org/10.1038/s41594-020-0430-8