ALS: Nová technika zabraňuje ukládání toxických bílkovin v buňkách
Drtivá většina lidí, u kterých se vyvine vzácné neurologické onemocnění amyotrofická laterální skleróza, má jednu společnou vlastnost: toxické nahromadění vadného proteinu TDP-43 v postižených nervových buňkách.
Posmrtné důkazy naznačují, že 97 procent lidí s amyotrofickou laterální sklerózou (ALS) má tyto toxické bílkovinné usazeniny.
Existují také důkazy, že chybný TDP-43 se vyskytuje u 45 procent frontotemporální demence, 60 procent Alzheimerovy choroby a 80 procent případů chronické traumatické encefalopatie.
Nyní vědci z University of Pittsburgh v Pensylvánii vyvinuli přístup, který by mohl zabránit tvorbě toxických ložisek TDP-43.
Znovu vytvořili podmínky, které by vedly k hromadění TDP-43 následované buněčnou smrtí v kultivovaných lidských nervových buňkách.
V tomto bodě si všimli, že depozita se vytvořila pouze tehdy, když chyběly určité molekuly, které cílí na TDP-43 - jmenovitě proteiny vázající RNA. Přidání molekuly, která by mohla napodobovat působení chybějících vazebných partnerů RNA, však zabránila tvorbě depozit TDP-43 v buňkách.
Studie, která je nyní uvedena v časopise Neuron, je jedinečný v tom, že se zaměřuje spíše na proteiny než na geny.
„Místo toho,“ vysvětluje hlavní autor studie Christopher J. Donnelly, Ph.D., který je odborným asistentem neurobiologie, „zaměřování se na gen způsobující onemocnění u podskupiny pacientů, zaměřujeme se na proteiny, které se shlukují téměř všichni."
"To se nikdy předtím nedělo," dodává.
ALS leží na „neurodegenerativním spektru“
ALS, progresivní stav, způsobuje smrt nervových buněk nebo neuronů, které řídí dobrovolný pohyb. Mezi nervové buňky, které odumírají, patří ty, které lidem umožňují mluvit, chodit a žvýkat.
Podle Centra pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC) kvůli nekompletním záznamům není jasné, kolik lidí ve Spojených státech má ALS.
Pokud však zprávy existují, naznačují, že v USA mělo ALS „téměř 16 000 lidí“ v roce 2014 a přibližně 5 000 lidí ročně se dozví, že mají tuto nemoc.
V současné době neexistuje lék na ALS a neexistují žádné účinné léčby, které by zpomalily, zastavily nebo zvrátily průběh stavu. ALS se může vyvinout v jakémkoli věku, ale nejčastěji se vyvíjí u lidí ve věku 55–75 let a u mužů je pravděpodobnost jejího vzniku o něco vyšší než u žen.
Většina lidí žije 2–5 let po začátku příznaků, i když existují případy, kdy lidé přežijí déle. Například uznávaný fyzik a kosmolog Stephen Hawking zemřel 55 let poté, co se dozvěděl, že v roce 1963 vyvinul ALS.
Ve svém studijním pozadí Dr. Donnelly a jeho kolegové poznamenávají, že kvůli „[s] nevýznamnému překrývání klinických, genetických a neuropatologických rysů“ vědci navrhli, aby ALS a frontotemporální demence ležely v různých bodech stejného „spektra neurodegenerativních onemocnění“ . “
Nový přístup zkoumá proteiny
Rozhodli se prozkoumat proteiny místo genů, protože, jak vysvětluje Dr. Donnelly, „velká většina pacientů s neurodegenerativními poruchami nemá specifické mutace.“ Nastal čas pro vyšetřování TDP-43, protože díky nové technologii bylo možné pozorovat interakce proteinu uvnitř buněk. To dříve nebylo možné.
Tým použil optogenetiku, což je nová technologie, ve které vědci mohou pomocí světelných paprsků posunout molekuly uvnitř buněk k určitým interakcím.
V misce vytvořili onemocnění podobné ALS a poté pozorovali, co se stalo, když k sobě přitlačili proteiny TDP-43.
Vědci sledovali, jak lidské nervové buňky zemřely poté, co se v nich shlukovaly proteiny TDP-43.
Další výzkum ukázal, že proteiny tvořily toxické usazeniny pouze v nepřítomnosti svých partnerů vázajících RNA.
Zdá se, že partneři vázající RNA chrání nervové buňky připojením k proteinům TDP-43 a brání jim ve shlukování.
„Návnady-oligonukleotidy“ připojené k proteinům
Inspirovaní tím, co viděli, vědci vyvinuli oligonukleotidovou molekulu, která se specificky zaměřuje na TDP-43 a váže se na ni jako partner vázající RNA.
Přístup fungoval: Tým viděl, jak proteiny netvoří usazeniny v přítomnosti zavedených oligonukleotidů a že buňky nadále žijí. Dr. Donnelly říká, že molekuly přezdívali „návnada-oligonukleotidy“.
On a jeho tým se domnívají, že podobné přístupy využívající molekuly „nemoc v misce“ a „návnada“ by mohly fungovat i při jiných neurodegenerativních poruchách zahrnujících vadné proteiny.
Patří mezi ně Alzheimerova choroba, při které se uvnitř buněk hromadí spletitý protein tau, a Parkinsonova choroba, při níž jsou buňky ucpávány usazeninami a-synukleinového proteinu.
Je však stále ještě hodně práce, aby se slibné výsledky laboratoře převáděly na léčbu, která bude fungovat u lidí.
"Pokud lovíte, snažíte se chytit ryby pomocí návnady." V našem případě tu necháme návnadu kvůli extra proteinu, aby se nehromadil. “
Christopher J. Donnelly, Ph.D.
