Stwardnienie rozsiane to jedna z najdotkliwszych chorób układu nerwowego, która swoje żniwo zbiera głównie wśród osób młodych, pomiędzy 20 a 40 rokiem życia. Choroba silnie progresywna, o niewyjaśnionym przebiegu autoimmunizacyjnym, dla której do tej pory nie opracowano żadnej skutecznej terapii. Jednak zespół naukowców pod kierownictwem prof. dr hab. n. med. Ireneusza Majsterka z Katedry Chemii i Biochemii Medycznej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi opracowuje innowacyjne metody diagnostyczne, które zrewolucjonizują obecny stan wiedzy i być może pozwolą poznać etiologię choroby na poziomie genetycznym
Zespół kierowany przez prof. dr hab. n. med. Ireneusza Majsterka z Uniwersytetu Medycznego w Łodzi za cel postawił sobie opracowanie szybkiej metody diagnostycznej opartej na markerach genetycznych, która pozwoli nie tylko wykryć ewentualną chorobę, ale także ocenić, na jakim jest etapie i dobrać precyzyjną metodę przeciwdziałania jej rozwojowi.
Choroba Europy
Stwardnienie rozsiane postępuje w nieodwracalnym tempie atakując mielinę odpowiedzialną za budowę osłonek włókien nerwowych, a „nagie” włókna nie są w stanie przewodzić sygnałów z ośrodkowego układu nerwowego.
Do tej pory choroba była diagnozowana na podstawie tzw. kryteriów McDonalda, według których pod uwagę należy brać wynik rezonansu magnetycznego, obraz kliniczny i wyniki badań płynu mózgowo-rdzeniowego. Wykonanie wszystkich badań jest inwazyjne i czasochłonne, a w przypadku autoimmunologicznych chorób neurodegeneracyjnych, które niszczą układ nerwowy, należy działać szybko.
– W kwestii stwardnienia rozsianego możemy mówić wyłącznie o leczeniu zachowawczym, zmniejszającym efekty kolejnych rzutów choroby. Ponieważ większość początkowych objawów choroby jest bagatelizowane przez chorych, dużym problemem jest sama diagnoza. Co więcej: osoby, które zgłaszają się do badań, przeszły zazwyczaj kilka rzutów choroby, a każdy z nich przynosi nieodwracalne zmiany. Potrzebna jest nowa, szybka i prosta metoda diagnostyczna, która umożliwi wprowadzenie nowych strategii terapeutycznych – akcentuje prof. Ireneusz Majsterek.
W Polsce na stwardnienie rozsiane cierpi od 45 do 92 pacjentów na 100 tys. mieszkańców, na świecie statystyki te sięgają blisko 2,5 mln pacjentów i stale rosną. Szczególnie narażeni są przedstawiciele białej rasy kaukaskiej, zamieszkującej klimat umiarkowany. Szybka diagnoza umożliwi wczesne wprowadzenie terapii spowalniających rozwój choroby.
Głównym celem projektu „Ekspresja microRNA i jej wpływ na poziom białek o właściwościach neuroprotekcyjnych w patogenezie stwardnienia rozsianego” jest zastosowanie terapii genowej opartej na epigenetycznym modelu regulacji ekspresji genów dla diagnostyki oraz personalizowanego leczenia pacjentów.
– Analizujemy zaburzenia homeostazy u pacjentów i korelujemy z poziomem wyselekcjonowanych mikroRNA, które mogą mieć wpływ na ekspresję czynników neuroprotekcyjnych. Chcemy znaleźć powiązania między zróżnicowanym poziomem ekspresji tych czynników zależnym od ścieżki dojrzewania miRNA, a stanem pacjentów. Jeśli zdołamy to potwierdzić w testach diagnostycznych, być może uda nam się dowiedzieć więcej o przebiegu choroby i podjąć próbę spowolnienia dalszych zmian, a może nawet ich zatrzymania – wyjaśnia prof. Ireneusz Majsterek.
Dojrzewanie mikroRNA jako klucz etiologiczny
W świecie nauki pojawiały się już próby wykorzystywania cząsteczek mikroRNA do celów diagnostycznych, ale ponieważ w wypadku stwardnienia rozsianego może być brany pod uwagę jedynie płyn mózgowo-rdzeniowy, metoda jest niezwykle inwazyjna. Naukowcy z Uniwersytetu Medycznego w Łodzi postanowili szczegółowo prześledzić ścieżkę dojrzewania cząsteczki miRNA w stwardnieniu rozsianym w modelu jednojądrzastych komórek krwi obwodowej.
miRNA to cząsteczki RNA, które w postaci dojrzałej regulują ekspresję genów. Naukowcy szczególną uwagę poświęcili problemowi dojrzewania pre-miRNA. Geny szlaku obróbki mikroRNA mają wpływ na jego ostateczny poziom, a zatem dojrzewanie pre-miRNA może być kluczowe dla rozwoju choroby. Jeśli geny „dojrzewają” w sposób nieprawidłowy, zaburzają poziom ekspresji istotnych dla neuroprotekcji czynników zaangażowanych w patogenezie schorzenia. Naukowcy zidentyfikowali już istotne dla rozwoju choroby neutorfiny układu nerwowego, a teraz chcą zastosować odkrycie w praktyce klinicznej.
– Znaleźliśmy kluczowe sekwencje genetyczne w ścieżce dojrzewania miRNA, które wykorzystamy w terapii genowej, opartej o „naprawę” źle działającego szlaku obróbki miRNA. Terapia ma polegać na wykorzystaniu komórek macierzystych szpiku chorych do ekspresji pre-miRNA. Praktyczny mechanizm działania terapii polega na pobraniu szpiku kostnego pacjentów i wykorzystaniu nieaktywnego wektora wirusowego do umieszczenia prawidłowej kopii sekwencji pre-miRNA w genomie komórek macierzystych szpiku, z których rozwijają się komórki krwi i układu odpornościowego. Przekazana sekwencja trafia do jąder komórek macierzystych, które zostają genetycznie tak zaprogramowane, by kodowały sekwencję wprowadzonego pre-miRNA i komplementowały defekty szlaku obróbki miRNA w komórkach szpiku pacjentów poddanych terapii – mówi dr Danuta Piotrzkowska z Zakładu Chemii i Biochemii Klinicznej Uniwersytetu Medycznego w Łodzi.
Badacze potwierdzili już zmiany ekspresji kluczowych dla uruchomienia efektu neuroprotekcji genów zależnych od ścieżki dojrzewania miRNA, w tej chwili zaś są na etapie ich weryfikacji w oparciu o indukowane komórki macierzyste, pochodzące od pacjentów ze stwardnieniem rozsianym. Następnym krokiem będzie przeprowadzenie eksperymentów ex vivo na limfocytach pochodzących od pacjentów chorych na SM, by ocenić poziom dojrzałych miRNA, które zostały poddane modyfikacji poprzez transfekcję pre-miRNA oraz wyselekcjonowanie pre-miRNA które mogą być zastosowane w terapii in vivo.
– Pod kątem diagnostycznym wiemy, że ta metoda działa i sprawdzamy czy może być celem terapii z wykorzystaniem komórek macierzystych. Kluczowe by wprowadzić nowoczesne metody terapii genowej z wykorzystaniem komórek macierzystych pacjentów, jako kolejny krok do zastosowania immunoterapii adaptacyjnej jest poznanie przyczyn choroby, czyli mechanizmu molekularnego opartego na regulacji ekspresji. Naszym celem jest stymulowane, efektywne włączenie „hamulców” zapobiegających postępującej neurodegeneracji i uruchomienie personalizowanego leczenia pacjentów – podsumowuje prof. Ireneusz Majsterek.
Badania finansowane w ramach grantu NCN nr 2017/27/B/NZ7/02527.
Joanna Gulewicz
