Biolékařské polymery

Výzkum

Vědecká činnost oddělení je zaměřena na syntézu hydrofilních polymerů, studium interakce syntetických a přírodních makromolekul a studium možností použití syntetických polymerů nebo konjugátů syntetických a přírodních makromolekul jako nosičů při přípravě polymerních systémů pro cílený transport a řízené uvolňování léčiv a dalších biologicky aktivních molekul. Získané výsledky základního výzkumu jsou využívány při navazujícím vývoji nových polymerních léčiv a diagnostik, především směrovaném do oblasti cílené a bezpečné léčby nádorových onemocnění. Studium je prováděno ve spolupráci s předními domácími i zahraničními biologickými pracovišti a firmami.

Polymery a polymerní systémy pro cílený transport léčiv (polymerní terapeutika)

Projekt je zaměřen na studium vztahu mezi strukturou, fyzikálně-chemickými a biologickými vlastnostmi ve vodě rozpustných nebo supramolekulární struktury vytvářejících polymerních nosičů léčiv a dalších biologicky aktivních molekul. Zvláštní pozornost je věnována vývoji polymerních léčiv s protinádorovou účinností, umožňujících cíleně dopravit neaktivní cytostatikum k nádoru či nádorovým buňkám a v cílovém místě cytostatikum řízeně aktivovat. Syntéza těchto látek je založena na konjugaci polymerních prekurzorů, vodorozpustných polymerů na bázi kopolymerů N-(2-hydroxypropyl)methakrylamidu (HPMA) o různé architektuře polymerního řetězce, nebo amfifilních polymerů vytvářejících ve vodném prostředí supramolekulární struktury, se směrující strukturou a léčivem. V současné době jsou studovány následující systémy:

·    biodegradovatelné vodorozpustné polymerní systémy s lineární, větvenou, roubovanou nebo dendritickou strukturou umožňující cílené směrování léčiv do rychle proliferujících tkání, především do solidních nádorů (systémy s pasivním směrováním) a pozdější vyloučení nosiče z organizmu;

·    amfifilní polymerní systémy vytvářející ve vodném prostředí micelární nanostruktury vhodné jako nosiče pro cílenou dopravu a řízené uvolňování protinádorových léčiv;

·    vodorozpustné polymerní systémy obsahující léčivo a směrující strukturu (protilátku, fragment protilátky, oligopeptid) umožňující aktivní směrování léčiv k membránovým receptorům cílových buněk a intracelulární uvolnění aktivní látky v těchto buňkách ezymaticky katalyzovanou nebo pH-závislou chemickou hydrolýzou;

·    biodegradovatelná polymerní nanofarmaka založená na nosičích léčiv tvořených bloky poly(ethylenglykolu), spojených degradovatelnými oligopeptidovými nebo disulfidovými sekvencemi do vysokomolekulárního útvaru;

·    konjugáty hydrofilních rozpustných polymerů s enzymy a dalšími biologicky aktivními proteiny a glykoproteiny pro terapeutické účely a pro vakcinaci;

·   termosensitivní polymery jako nosiče léčiv nebo radionuklidů umožňující lokální terapie nádorových onemocnění a využívající spodní kritické rozpouštěcí teploty v blízkosti fyziologické teploty k dosažení pasivního směrování.

Hybridní  makromolekulární systémy reagující na vnější podněty  

Cílem tohoto projektu je výzkum v oblasti asociačního chování hydrofilních kopolymerů obsahujících opakující se bloky na míru připravených oligopeptidů sestávajících z pentapeptidových nebo heptapeptidových sekvencí uspořádávajících se ve vodném prostředí při změně pH a nebo teploty do struktur podobných elastinu  nebo „coiled coils“. Kromě příspěvku k teoretickému poznání vlivu externích stimulů na tvorbu sekundárních a terciárních peptidových a proteinových struktur se v tomto projektu snažíme využít získaných poznatků k návrhu a přípravě nových typů „chytrých“ na vnější stimuly reagujících polymerních léčiv a univerzálních dvoufázových systémů umožňujících cílené směrování léčiv a vektorů genové informace v organismu za využití scFv fragmentů monoklonálních protilátek.

Projekt je zaměřen na využití vodorozpustných polymerních a micelárních nosičů pro diagnostiku a pro přípravu polymerních léčiv kombinujících různé účinky a nebo mechanizmy působení navázaných ligand na živý organizmus. Především jde o kombinaci několika léčiv lišících se mechanizmem účinku, kombinaci léčiva a radionuklidu jako terapeutika nebo diagnostika a nebo polymerní komplexy nesoucí diagnostikum. Projekt řeší i otázky kombinované terapie založené na kombinaci chemoterapie s hypertermií, imunoterapií, radioterapií či chirurgií.

Jsou studovány polymerní nosiče vhodné pro transport genové informace do živočišné buňky v in vivo prostředí. Tyto nosičové systémy jsou konstruovány jako polyelektrolytové komplexy DNA či plasmidů s polykationty (polyplexy) o různé architektuře polymeru (blokové a roubované kopolymery obsahující další biologicky účinné molekuly jako směrující jednotky. Projekt rovněž zahrnuje studium polymerem modifikovaných a specifickými molekulami směrovaných virálních vektorů pro dopravu genové informace a vektorů umožňujících cílený transport oligonukleotidů (siRNA). Cílem tohoto studia je vývoj nových léčiv umožňujících genovou terapii vybraných typů onemocnění u člověka.