Odkrywcze wyniki badań komórek krwi pacjentów z chorobą Huntingtona
Poziomy białka huntingtyny można bezpośrednio mierzyć we krwi – czy może to być przydatne w badaniach nad wyciszaniem genów?
Wraz z terapiami wyciszania genów zmierzającymi w kierunku badań klinicznych, pojawiło się nowe pytanie – jak będziemy wiedzieć, czy działają? Jak możemy stwierdzić, czy ilość białka huntingtyny jest obniżona u ludzi? Nowe badania z Londynu i Bazylei pokazują, że białko huntingtyny jest wykrywalne w próbkach krwi i że jego poziomy zmieniają się w przebiegu choroby Huntingtona.
Dlaczego pomiar jest tak ważny?
Jedną z najbardziej podstawowych idei w nauce jest to, że musimy być w stanie coś zmierzyć, zanim będziemy mogli to badać. Skąd wiemy, czy lek działa? Podajemy go grupie ludzi, dajemy innej bardzo podobnej grupie ludzi tabletkę z cukrem („placebo”) i następnie mierzymy jakiś objaw w obu grupach. Lek jest skuteczny, jeśli osoby, które go otrzymały, mają się lepiej niż te, które dostały placebo.
Badania takie jak PREDICT-HD, TRACK-HD i inne powiedziały nam ogromnie dużo o tym, co dzieje się z ludźmi w przebiegu choroby Huntingtona. Jesteśmy gotowi, zasadniczo, do wybrania zestawów objawów, dzięki którym będziemy mogli mierzyć, czy nowe leki są skuteczne, czy nie.
Ale na głębszym poziomie – naukowiec powiedziałby na poziomie molekularnym – skąd wiemy, że lek działa w sposób, w jaki uważamy, że powinien? W niektórych przypadkach możemy faktycznie bezpośrednio mierzyć działanie leków.
Na przykład, wiele milionów ludzi przyjmuje leki zwane statynami, które zapobiegają atakom serca poprzez obniżanie poziomu cholesterolu we krwi. Możemy stwierdzić, że statyna działa, bez czekania na ataki serca, po prostu mierząc poziom cholesterolu we krwi.
Każdy pacjent z chorobą Huntingtona nosi tę samą mutację w swoim DNA – genetyczne jąkanie się blisko jednego końca genu, który nazywamy genem HD. Geny są wykorzystywane przez komórki jako plany do tworzenia białek – maszyn, które wykonują większość ważnej pracy w naszych komórkach. Gen HD mówi więc organizmowi, jak tworzyć białko, które nieco mylnie nazywamy 'huntingtyną’.
Jedną z najbardziej ekscytujących terapii HD na horyzoncie jest wyciszanie genów, które ma na celu obniżenie poziomów białka HD (huntingtyny) w mózgach osób noszących mutację HD. Ponieważ wiemy, że każda osoba, która ma HD, ma mutację w tym samym genie, łatwo sobie wyobrazić, że to podejście byłoby skuteczne.
Ale skąd będziemy wiedzieć, czy leki, które projektujemy do wyciszania genu HD, faktycznie działają? U myszy i innych organizmów możemy po prostu pobrać próbki mózgu od zwierząt po ich śmierci i zmierzyć poziomy białka huntingtyny standardowymi technikami laboratoryjnymi.
Ale nie ma sposobu, żebyśmy mogli pobrać próbki tkanki mózgowej od ludzi uczestniczących w badaniu wyciszania genów. Idealnie byłoby, gdybyśmy mogli mierzyć poziomy białka huntingtyny w próbkach, które są łatwe do pobrania, jak krew.
Grupa naukowców pod kierownictwem prof. Sarah Tabrizi z University College London i dr. Andreasa Weissa z firmy farmaceutycznej Novartis postanowiła wykorzystać technikę opracowaną w Novartis do pomiaru białka HD we krwi ochotników w badaniu TRACK-HD.
Nowa technika umożliwia zadawanie nowych pytań
Zespół użył bardzo czułej techniki zwanej „Time Resolved Fluorescence Resonance Energy Transfer” lub TR-FRET. Technika ta wykorzystuje parę przeciwciał – które są białkami przylegającymi do innego konkretnego białka – do oznaczenia huntingtyny.
Szczegóły techniczne są niezwykle skomplikowane, ale podstawowa idea jest taka, że gdy zrażamy jedno z przeciwciał światłem o określonej częstotliwości, powoduje to, że drugie przeciwciało emituje światło o innej częstotliwości. Intensywność tego światła o innej częstotliwości mówi nam, ile białka huntingtyny jest obecne. Zaletą tego podejścia jest to, że jest ono bardzo czułe, co umożliwia zespołowi pomiar poziomów białka huntingtyny z bardzo małych objętości próbek biologicznych, takich jak krew.
Zespół Tabrizi od dawna interesuje się aktywacją układu odpornościowego w HD. Opublikowali prace pokazujące, że układ odpornościowy pacjentów z HD wydaje się być nadaktywny. Może to brzmieć jak dobra rzecz, ale naukowcy wiedzą, że zbyt duża aktywacja układu odpornościowego może być zła – i może nawet wpływać na to, co dzieje się w mózgu.
Biorąc pod uwagę to zainteresowanie i możliwość pomiaru białka huntingtyny z małych próbek, zespół postanowił zmierzyć, ile białka huntingtyny znajduje się w różnych typach komórek we krwi pacjentów z HD. Ponieważ układ odpornościowy składa się w dużej mierze z komórek krążących we krwi, uznali, że pomiar poziomów huntingtyny tam może być użyteczny.
Co odkryli?
To, co odkryli, jest interesujące i trochę zagadkowe. W różnych typach komórek odpornościowych stwierdzili, że ogólne poziomy białka huntingtyny nie zmieniały się w miarę postępu HD. Jest to użyteczna demonstracja ich techniki i pokazuje, że mogą dokładnie mierzyć poziomy białka huntingtyny w komórkach z małych próbek krwi.
Zespół następnie użył różnych przeciwciał w swoich pomiarach, tak że rozpoznawały one tylko zmutowaną formę białka huntingtyny. Pamiętaj, że zdecydowana większość pacjentów z HD (i wszyscy uczestnicy tego badania) mają dwa rodzaje białka huntingtyny – normalne i zmutowane.
Kiedy mierzyli tylko zmutowaną formę białka HD, zespół zaobserwował zwiększone sygnały u osób, które dłużej wykazywały objawy HD. Wygląda więc na to, że osoby z bardziej zaawansowanym HD mają więcej zmutowanej huntingtyny w swoich komórkach odpornościowych we krwi. To odkrycie jest trochę zaskakujące, ale czy powinniśmy się przejmować zrozumieniem, co się dzieje?
Połączenia mózg/ciało
Tutaj wchodzi w grę siła badań obserwacyjnych. Ponieważ zespół badał ochotników, którzy oddali te próbki krwi, byli w stanie szukać korelacji między tym, co działo się w ich krwi, a tym, jak dobrze radzili sobie z objawami HD.
To, co odkryli, to że wyższe poziomy zmutowanego białka huntingtyny w komórkach odpornościowych we krwi były wyraźnie powiązane z większym nasileniem objawów, a także związane z postępującym zanikiem mózgu. Więc cokolwiek powoduje zwiększone poziomy zmutowanego białka huntingtyny w komórkach krwi, prawdopodobnie warto to zrozumieć i może nam to powiedzieć coś ważnego.
Dalsze eksperymenty sugerują, że tym, co faktycznie może się gromadzić w komórkach krwi pacjentów z HD, są krótkie fragmenty większego białka huntingtyny. Wcześniejsze prace z wielu laboratoriów ujawniają, że białko huntingtyny jest cięte na małe kawałki i że te małe kawałki mogą być szczególnie toksyczne dla komórki.
Jak to jest użyteczne?
Ta praca jest naukowo intrygująca, ponieważ sugeruje, że może dochodzić do akumulacji i fragmentacji białka huntingtyny w komórkach odpornościowych we krwi pacjentów z HD. Nadal istnieją pewne tajemnice – co robi normalne białko huntingtyny w tych komórkach odpornościowych? Czy akumulacja zmutowanego białka huntingtyny jest związana ze zwiększoną aktywacją układu odpornościowego u pacjentów z HD?
Jeśli chodzi o bezpośrednie korzyści, to badanie pokazuje, że praktyczne jest mierzenie poziomów normalnego i zmutowanego białka huntingtyny z bardzo małych próbek, co jest ważnym postępem technicznym, który będzie miał wiele zastosowań w badaniach nad HD. Ponadto, technika ta mogłaby być wykorzystana do śledzenia poziomów zmutowanego białka huntingtyny we krwi, co mogłoby stanowić użyteczne narzędzie dla naukowców projektujących badania leków – szczególnie tych skupiających się na wyciszaniu genów.
Bardzo ekscytującą możliwością, która wymaga dalszego zbadania, jest to, czy poziomy zmutowanego białka huntingtyny we krwi odzwierciedlają poziomy zmutowanej huntingtyny w mózgu – zasadniczo, czy oferuje to okno na to, co dzieje się w mózgu? Jeśli tak, to mogłoby to być bardzo użytecznym wskaźnikiem tego, czy terapie mające na celu obniżenie poziomów zmutowanego białka huntingtyny w mózgu faktycznie działają.
Dowiedz się więcej
Więcej informacji o naszej polityce ujawniania informacji znajdziesz w naszym FAQ…
