Rola miRNA w ewolucji hominidów,Wirus HIV nadal groźnym

advertisement
Odczytaliśmy ludzki genom, teraz
go napiszmy!
W 2004 roku został zakończony wieloletni naukowy Projekt Poznania
Ludzkiego Genomu (HGP-read). Jego celem było odczytanie kolejności
wszystkich komplementarnych par zasad składających się na ludzki
genom. Osiągnięcie to zrewolucjonizowało naukę. Badacze jednak na tym
nie poprzestają. Celem nowego projektu, stanowiącego kontynuację HGPread, jest zsekwencjonowanie całego genomu ludzkiego. Innowacyjne
przedsięwzięcie to Human Genome Project – Write (HGP-write) i tak jak
jego matczyny projekt budzi wiele kontrowersji natury etycznej.
Do tej pory wiele badań prowadzonych było tylko na jednym, wyizolowanym
fragmencie DNA, który nie odzwierciedlał potencjalnego zachowania białka w
całym systemie biologicznym. Pojawiła się zatem potrzeba skonstruowania dużego
obiektu badań, na którym można by było obserwować interakcje poszczególnych
elementów i ich oddziaływanie na cały system. Z drugiej strony, proporcjonalnie
do rozwoju narzędzi inżynierii genetycznej i metod sekwencjonowania, pojawia się
coraz więcej pytań dotyczących granicy działań na materiale genetycznym
człowieka. Moralnej debacie i świadomości społeczeństwa w tak skomplikowanym
projekcie naukowcy poświęcają znaczną część swojego artykułu, opublikowanego
na łamach Science.
Program HGP-write wymaga zaangażowania wielu ośrodków naukowych z całego
świata. Projekt wzbudza wiele kontrowersji i stanowi przedmiot wielu dyskusji.
Naukowcy przedstawiający inicjatywę są w pełni świadomi tych wątpliwości i
podkreślają, że tylko dzięki otwartemu dialogowi pomiędzy grupami
reprezentującymi różne stanowiska można osiągnąć zakładany cel bez naruszania
sfery bioetyki. Badacze wskazują na fakt, że zanim projekt wejdzie w fazę
realizacji musi zostać poddany szerokiej debacie i rozważeniu wszystkich
aspektów etycznych, prawnych i społecznych. Co ważniejsze, naukowcy wyrażają
nadzieję, że projekt o tak dużej skali zmotywuje odpowiedzialne podmioty do
uregulowania kwestii prawnych związanych z pracami na różnych liniach
komórkowych człowieka, w tym na komórkach macierzystych. Ponadto, wymaga
on dokonania podziału obowiązków wśród poszczególnych udziałowców, co w
konsekwencji zwolniłoby naukowców z brania całkowitej odpowiedzialności za
eksperymenty.
Nadrzędnym celem HGP-write jest zredukowanie – nawet 1000 razy – kosztów
inżynierii i testowania dużych (od 0,1 do 100 miliarda par zasad) genomów w
liniach komórkowych w ciągu następnych 10 lat.
Projekt zakłada sekwencjonowanie genomu nie tylko człowieka, ale też genomów
wszystkich innych organizmów, które są wykorzystywane w badaniach nad
poznaniem funkcji biologicznych czy też opracowaniu nowych leków. Poprzeczka
jest wysoko postawiona, ale naukowcy zakładają, iż tak jak w przypadku HGP-read
(podczas którego koszty sekwencjonowania zmalały drastycznie), tak w przypadku
HGP-write nowe narzędzie inżynierii genetycznej także będzie osiągalne
finansowo.
Dzięki HGP-write możliwe będzie prowadzenie badań, które ze względów
bioetycznych nie zawsze spotykają się z pełną akceptacją
społeczeństwa. Przykładowo, HGP-write na podstawie zaledwie kilku
chromosomów kodujących określone szlaki syntezy, umożliwiłby
przetransformowanie genomu świni do produkcji organów odpowiednich do
transplantacji. Co więcej, badacze mogliby wykonać eksperymenty na przestrzeni
całego organizmu, dotyczące niekodującego DNA i jego roli w regulacji oraz
rozwoju różnych chorób. Ponadto, HGP-write w znacznym stopniu wpłynąłby na
przyspieszenie powstawania szczepionek i zmniejszyłby całkowite koszty ich
produkcji oraz pomógłby opracować innowacyjne terapie z użyciem linii
komórkowych i tzw. „organoidów”. To tylko niektóre z wielu potencjalnych
zastosowań programu.
Można by zadać pytanie, czy zsekwencjonowanie genomu danego organizmu nie
stworzyłoby możliwości powstania całego organizmu bez udziału biologicznych
rodziców. Naukowcy uspokajają, iż program obejmuje prace tylko na liniach
komórkowych w określonych warunkach laboratoryjnych. Takie narzędzie będzie
musiało być objęte odpowiednimi regulacjami.
Naukowcy przedstawili projekt, którego celem jest napisanie ludzkiego
genomu.
Źródło: Flickr, Autor: greyloch, Licencja: CC BY-SA 2.0
HGP-write niewątpliwie będzie stanowił kamień milowy dla nauki i przyczyni się
do rozwoju narzędzi inżynierii genetycznej, jak również opracowania nowych
metod diagnostyki i leczenia. Dzięki sekwencjonowaniu całego genomu naukowcy
będą w stanie poznać podłoże genetyczne wielu chorób i wzajemne interakcje
różnych elementów w całym genomie, nie ograniczając się do jego krótkiego
fragmentu. Niewątpliwie taka zdolność do manipulowania ludzkim materiałem
genetycznym musi mieć swoje ograniczenia i być ściśle kontrolowana. Dlatego
też, jak przy żadnym innym projekcie, etyka będzie odgrywała tu decydującą rolę.
inż. Adrianna Grzelak, biotechnolog
Piśmiennictwo:
Boeke J.D. et al. The Genome Project-Write. Science, 2016;
10.1126/science.aaf6850.
Rola miRNA w ewolucji hominidów
MikroRNA jest jednoniciową cząsteczką RNA, pełniącą fundamentalną
rolę w regulacji ekspresji innych genów. W ostatnim czasie
przeprowadzono wieloośrodkowe badania nad wpływem różnic w
sekwencjach miRNA na rozwój układu nerwowego w rodzinie ssaków
naczelnych. Chociaż cząsteczki miRNA są silnie konserwatywne pośród
gatunków, naukowcy podjęli próbę odpowiedzi na pytanie o
istnienie związku pomiędzy charakterystycznymi mutacjami punktowymi w
sekwencjach miRNA oraz ich wpływ na różnice fenotypowe pomiędzy
człowiekiem i innymi przedstawicielami rodziny człowiekowatych. Wyniki
dają nowe spojrzenie na rolę miRNA w ewolucji i jego wpływie na proces
specjacji.
MikroRNA (miRNA) jest jednym z kluczowych post-traksrypcyjnych czynników
regulatorowych. Powstaje ono w wyniku wielu procesów mających miejsce na
poziomie molekularnym. Większość aktywności regulatorowej miRNA przypisuje
się jego współpracy z kompleksem RISC (ang. RNA-induced silencing complex),
który to kieruje nić miRNA do docelowego mRNA, tym samym inicjując represję
translacyjną poprzez zablokowanie translacji mRNA i jego degradację [1].
Represja genów jest w głównej mierze dokonywana na drodze częściowej
komplementacji miRNA z mRNA. W miRNA znajduje się region „seed” (2-8
pozycja w dojrzałym miRNA), który jest odpowiedzialny za dokładne połączenie
się z docelowym miejscem na nici mRNA [2].
Jak dotąd, najlepiej poznanym gatunkiem wśród rodziny hominidów jest człowiek,
u którego zdefiniowano blisko 2000 cząsteczek pre-miRNA (u szympansa opisano
tylko 600 pre-miRNA) [3]. Te różnice skłoniły naukowców do podjęcia badań,
które obejmują dogłębne poznanie funkcji miRNA różnych gatunków, różnic
pomiędzy przedstawicielami rodziny człowiekowatych oraz przypisanie miRNA
określonych funkcji.
Naukowcy scharakteryzowali sekwencje miRNA dzięki analizie
wyników wielokrotnego sekwencjonowania genomów 82 przedstawicieli
hominidów.
Okazało się, że w strukturze miRNA regiony „seed” i „mature” są w równym
stopniu ewolucyjnie konserwatywne.
Oznacza to, że obydwie wymienione domeny pełnią istotną rolę w funkcjach
regulatorowych miRNA. Fakt ten poddaje dyskusji teorię, iż za funkcje
regulatorowe miRNA odpowiedzialny jest tylko region „seed”. Stwierdzono także,
że czas powstania danego miRNA jest głównym wyznacznikiem stopnia
jego konserwatywności ewolucyjnej. Starsze miRNA jest nie tylko silniej
zachowane ewolucyjnie i w większym stopniu zaangażowane w rozwój chorób, ale
też częściej występuje w formie klastrów miRNA. Młodsze miRNA takich cech nie
wykazuje.
Naukowcy przedstawili projekt, którego celem jest napisanie ludzkiego
genomu.
Źródło: Flickr, Autor: greyloch, Licencja: CC BY-SA 2.0
Na podstawie otrzymanych wyników opublikowano katalog
charakterystycznych mutacji punktowych w miRNA dla człowieka,
szympansa, goryla i orangutana. Spośród przeanalizowanych 235 ludzkich
sekwencji zidentyfikowano 263 charakterystyczne ludzkie substytucje
nukleotydowe w sekwencjach miRNA: 179 w prekursorowym miRNA, 61 w
regionie „mature”, 23 w regionie „seed”. Katalog może stanowić doskonałą bazę
dla dalszych, bardziej szczegółowych badań.
Jednym z najistotniejszych punktów badania było przypisanie funkcji
poszczególnym ludzkim miRNA i określenie ich udziału w zmianach
ewolucyjnych. Na podstawie danych z Allen Brain Atlas i 100 Genomes database
naukowcy wyselekcjonowali cztery sekwencje miRNA: miR-503-3p (z
charakterystyczną dla człowieka pojedynczą substytucją nukleotydową w regionie
„seed”) oraz miR-299-3p, miR-508-3p i miR-541-3p z substytucjami
nukleotydowymi w regionie „mature”. Wszystkie wybrane miRNA ulegają
wysokiej ekspresji w mózgu, który charakteryzuje się najwyższym poziomem
miRNA o aktywności regulatorowej. Równolegle prowadzono analizy na
odpowiednikach miRNA u innych hominidów.
Eksperci posłużyli się techniką RT-qPCR w celu zaobserwowania poziomu
ekspresji poszczególnych miRNA w mózgu, łożysku i jądrach. Wśród
najistotniejszych spostrzeżeń można wymienić:
1. Obecność miR-299-3p we wszystkich wymienionych tkankach zarówno u
człowieka jak i innych przedstawicieli człowiekowatych.
2. Namnożenie w mózgach człowieka i innych hominidów sekwencji miR-541-3p.
3. Wykrycie miRNA-508-3p tylko w ludzkim mózgu i jego obecność w jądrach u
wszystkich badanych przedstawicieli.
4. Obecność miR-503-3p tylko w ludzkim łożysku i tkance jąder makaka.
Powyższe różnice w ekspresji udowadniają, iż niektóre miRNA mogą pełnić
kluczową rolę w układzie nerwowym człowieka. Wyraźnie odbiega to od funkcji
odpowiedników miRNA u innych przedstawicieli człowiekowatych.
Kolejny etap badań polegał na transfekcji komórek HeLa ludzkimi i nieludzkimi
pre-miRNA. Celem tych działań było wyjaśnienie czy mutacje charakterystyczne
dla miRNA człowieka wpływają na poziom i wydajność ekspresji tych miRNA.
Okazało się, że substytucje nukleotydowe regulują znacząco poziom ekspresji
miRNA i nie zawsze go zwiększają.
Cząsteczki miRNA, które zawierały mutacje w regionie „mature”
charakteryzowały
się
różnym
stopniem
ekspresji
wśród
przedstawicieli hominidów. W przeciwieństwie do nich, miR-503-3p, który jako
jedyny zawierał mutację punktową w regionie „seed”, wykazywał podobny poziom
ekspresji u wszystkich przedstawicieli. Naukowcy tłumaczą te znaczące różnice
możliwym wpływem mutacji punktowych w regionie „mature” na zmianę struktury
drugorzędowej miRNA. Zmienia to powinowactwo miRNA do białek
uczestniczących w obróbce miRNA lub też powoduje destabilizację pre-miRNA w
transporcie do cytoplazmy.
Naukowcy zaobserwowali także istotne różnice w liczbie genów, które
poddawane są regulacji przez miRNA.
W tym celu posłużono się techniką nadekspresji miRNA, podczas której komórki
neuroblastoma SH-SY5Y były pojedynczo transfekowane ludzkim miRNA i jego
odpowiednikiem u innych hominidów. Wykazano, że miR-299-3p i miR-541-3p
zmieniają i regulują ekspresję dużej liczby genów (tj. od 1000 do 2000), podczas
gdy cząsteczki miR-503-3p i miR-508-3p są w stanie regulować najwyżej 275
geny. Różnice w tej zdolności upatruje się w odmiennych chromosomalnych
lokalizacjach genów, z których dane miRNA pochodzą, np. pierwsze dwie
cząsteczki miRNA znajdują się na dużym klasterze chromosomu 14, którego geny
ulegają ekspresji przeważnie w mózgu dorosłego człowieka.
Wyniki prac jednoznacznie wskazują na odmienność funkcji miRNA u człowieka i
pozostałych przedstawicieli. Ludzki wariant miR-503-3p uczestniczy w szlakach
sygnalizacyjnych odgrywających rolę w karcynogenezie, podczas gdy wariant nie
należący do człowieka jest zaangażowany w funkcje metaboliczne [3].
Nie ulega wątpliwości, że wyniki przedstawionej pracy mają
ogromne znaczenie dla dalszej interpretacji roli miRNA w ewolucji.
Ponadto, poddają dyskusji, czy poznane do tej pory funkcje i budowę
miRNA można uznać za pewne i niepodważalne. Udowodniono bowiem, że
zarówno region „mature” jak i „seed” uczestniczą w funkcjach
regulatorowych genów, a mutacje punktowe w sekwencjach miRNA typowe
dla człowieka mają ważny wpływ na rozwój gatunkowy. Zmiany
molekularne mogły zmodyfikować podstawowe funkcje miRNA w
tworzeniu fenotypu, co z kolei doprowadziło do powstania fenotypu
ludzkiego. Badania te są kolejnym studium nad miRNA i odkrywaniem
jego roli w ewolucji.
inż. Adrianna Grzelak, biotechnolog
Piśmiennictwo:
1. Zhang Y. et. al. Progress in microRNA delivery, Journal of Controlled Release,
2013; 172, 3: 962-974
2. Lewis BP et al. Prediction of mammalian microRNA targets. Cell, 2003; 115:
787–98
3. Gallego A. et al. Functional Implications of Human Specific Changes in Great
Ape microRNAs, PloS ONE 2016; 11(4): 1-20
Wirus
HIV
nadal
groźnym
problemem epidemiologicznym
Ludzki wirus niedoboru odporności (HIV) jest nadal jednym z głównych
globalnych czynników chorobotwórczych. Stosowanie terapii
antyretrowirusowej oraz wczesnej diagnostyki zmieniło epidemiologię,
powodując przedłużenie życia osób już zakażonych. Rozwój badań
pozwalających na zrozumienie patomechanizmów zakażenia wirusem oraz
odpowiedzi immunologicznej może w przyszłości przyczynić się do
całkowitego wyleczenia chorych. Prowadzone są prace mające na celu
opracowanie skutecznej i bezpiecznej terapii antywirusowej oraz
wynalezienie leków stosowanych w profilaktyce.
Epidemiologia
Liczba osób zakażonych wirusem HIV na świecie stale rośnie i w 2014 roku
osiągnęła wartość 36,9 miliona. Stosowanie wczesnej diagnostyki i wprowadzenie
projektów zapobiegających przenoszeniu wirusa wpłynęło na ograniczenie ilości
nowych zakażeń. Wirus HIV jest główną przyczyną zachorowalności u osób w
wieku 30-44 lat oraz piątą główną przyczyną chorób w innych grupach
wiekowych. Stosowanie leków antyretrowirusowych spowodowało spadek
umieralności u chorych na AIDS [1].
W regionie europejskim WHO wirus HIV pozostaje jednym z najważniejszych
problemów dla zdrowia publicznego bez wyraźnych oznak ogólnego spadku
zakażeń.
W tym obszarze w 2013 roku odnotowano 29 157 nowych zakażeń. Najwięcej
zakażeń miało miejsce w Estonii, natomiast nieco mniej na Łotwie, w Belgii i w
Portugalii. W Europie najwięcej nowych zakażeń odnotowuje się w populacji
mężczyzn mających kontakty seksualne z mężczyznami, natomiast w Polsce wśród
osób heteroseksualnych [2].
Schemat budowy wirusa HIV. Źródło
Wikimedia. Autor: Carl Henderson.
Licencja: PD-USGov-HHS-NIH.
Patogeneza
Głównym celem ataku wirusa HIV są aktywowane limfocyty T pomocnicze. Wirus
wnika do ich wnętrza przyłączając się do antygenu CD4 oraz do receptorów dla
chemokin CCRS lub CXCR4. HIV atakuje również inne typy komórek mające na
swojej powierzchni antygen CD4, takie jak spoczynkowe limfocyty T pomocnicze,
monocyty, makrofagi i komórki dendrytyczne. Wirus może wniknąć także do
astrocytów i komórek nabłonkowych nerek, powodując zaburzenia
neuropoznawcze i nefropatie. Przedostaje się on przez błony śluzowe, namnaża
się w komórkach odpornościowych i powoduje bardzo silną odpowiedź
immunologiczną. Wkrótce po zakażeniu HIV specyficzne limfocyty T CD8+
zabijają komórki zainfekowane za pośrednictwem limfocytów T pomocniczych
CD4+. Silna odpowiedź immunologiczna z czasem powoduje wyczerpanie się i
utratę funkcji zarówno HIV-specyficznych limfocytów T jak i całej populacji
limfocytów T [1]. Wirus charakteryzuje się dużą zmiennością genetyczną, co wiąże
się z ograniczeniem efektu antywirusowego wywieranego przez komórki NK
(natural killer) oraz możliwością ucieczki HIV spod kontroli immunologicznej.
Przeciwciała neutralizujące pojawiają się w czasie 3 miesięcy po wniknięciu
wirusa. Ze względu na dużą zmienność genetyczną oraz maskowanie wrażliwych
powierzchni wirusa, przeciwciała są wytwarzane latami i nie przynoszą dużej
korzyści [3].
Cechą charakterystyczną zakażenia HIV jest stopniowe zmniejszenie się liczby
limfocytów T CD4+ ze względu na obniżone wytwarzanie i zwiększone
niszczenie spowodowane aktywacją układu immunologicznego.
W początkowej fazie zakażenia znacznie obniża się liczba limfocytów T CD4+,
szczególnie w obrębie układu pokarmowego, co powoduje naruszenie bariery
ochronnej i podatność na choroby.
Naukowcy przedstawili projekt, którego celem jest napisanie ludzkiego
genomu.
Źródło: Flickr, Autor: greyloch, Licencja: CC BY-SA 2.0
Diagnostyka laboratoryjna
Badania przesiewowe zakażenia HIV opierają się na wykryciu przeciwciał w
testach immunoenzymatycznych EIA. Obowiązuje zasada dwustopniowej
diagnostyki: dwa dodatnie testy wykonane z dwóch próbek krwi EIA potwierdza
się testem Western Blot. Innym badaniem potwierdzającym zakażenie jest test
immunoenzymatyczny wykrywający obecność antygenu wirusa p24.
Wykorzystanie badań metodami biologii molekularnej pozwoliło na skrócenie
okienka serologicznego do 7 dni. Badając obecność RNA wirusa metodą PCR
można wykryć zakażenie już po 7 dniach po ekspozycji, a także monitorować
leczenie w badaniu Real Time PCR. Liczba limfocytów T pomocniczych CD 4+ jest
jednym z najważniejszych parametrów stosowanych w monitorowaniu zakażenia
HIV. Liczba komórek CD4+ gwałtownie spada w ostrym zakażeniu, oraz koreluje
wraz z progresją choroby. W badaniu cytometrią przepływową można określić
stosunek limfocytów CD4+ do CD8+, który jest istotny podczas terapii
antyretrowirusowej [4].
Leczenie antyretrowirusowe
W leczeniu antyretrowirusowym stosuje się coraz więcej grup leków
wykorzystujących różne mechanizmy działania pozwalające na zahamowanie
replikacji wirusa i zahamowanie postępu choroby. Leczenie antyretrowirusowe
nie zapewnia jednak całkowitego wyleczenia i powoduje wystąpienie wielu
powikłań, takich jak zaburzenia ze strony układu pokarmowego, lipodystrofię,
cukrzycę, choroby układu krążenia.
Grupy i działanie leków stosowanych w terapii antyretrowirusowej:
– nukleozydowe i nienukleozydowe inhibitory odwrotnej transkryptazy:
uniemożliwiają przepisanie materiału genetycznego z RNA wirusa na DNA
– inhibitory proteazy: zapobiegają kształtowaniu się białek wirusa w zakażonej
komórce
– inhibitory fuzji: zapobiegają przyłączeniu się wirusa do komórki
– antagoniści koreceptora CCR5: blokują receptor CCR5 utrudniając wniknięcie
wirusa
– inhibitory integrazy: zabezpieczają przed wniknięciem materiału genetycznego
HIV do jądra zakażonej komórki [4].
Terapia genowa
Stosując terapię antyretrowirusową można znacznie zmniejszyć miano wirusa w
osoczu. Jest ona jednak kosztowna i nie prowadzi do całkowitego wyleczenia.
Terapia genowa stanowi alternatywę leczenia antyretrowirusowego, ponieważ
może spowodować opanowanie zakażenia już po jednym zabiegu.
Terapia genowa polega na pobraniu krwiotwórczych komórek macierzystych od
pacjenta, wprowadzeniu genu terapeutycznego i po leczeniu ablacyjnym
przeszczepienie komórek z transdukowanym genem. Wprowadzane geny są tak
zaprojektowane, aby ich produkt kolidował z kluczowymi etapami replikacji
wirusa: poprzez bezpośredni wpływ na wiriony lub poprzez wpływ na ludzkie
czynniki komórkowe niezbędne do cyklu życiowego HIV. Po pilotażowych
badaniach klinicznych nadal prowadzone są prace nad poprawą skuteczności
wprowadzania genu oraz nad osiągnięciem długoterminowego efektu
terapeutycznego [5].
Szczepionka przeciw HIV
Pierwsza szczepionka przeciw HIV została opracowana z ponad 20
rekombinowanych białek otoczki wirusa, pochodzących z różnych szczepów.
Okazała się ona jednak nieskuteczna. Wiązało się to z dużą autoreaktywnością i
usuwaniem limfocytów B, które miały wytwarzać szerokie spektrum przeciwciał
neutralizujących.
Przyczyną niewielkiej skuteczności opracowywanych szczepionek jest duża
zmienność wirusa oraz jego trimeryczna struktura powodująca maskowanie
epitopów HIV.
W latach 2004-2009 pracowano szczepionkę ALVAC HIV charakteryzującą się
stosunkowo najwyższą skutecznością. Badania prowadzone w Tajlandii
potwierdziły, że szczepionka w 31,2 % zmniejsza ryzyko zakażenia HIV
obserwowane przez 3,5 roku [6].
Najnowsze badania
Kierunek najnowszych badań nad HIV/AIDS to przede wszystkim nowe terapie
antywirusowe.
1. Prowadzone są badania nad wynalezieniem nowych leków antyretrowirusowych
o większej skuteczności i mniejszych działaniach ubocznych. Jednym z nich jest
deferypron, lek chelatujący żelazo, do tej pory stosowany w talasemii. Deferypron
indukuje apoptozę limfocytów T zakażonych HIV nie wpływając na komórki
niezakażone. Stosowanie deferypronu przez 7 dni powoduje znaczny spadek
wiremii utrzymującej się przez 8 tygodni po odstawieniu leku. Dużą zaletą
specyfiku jest także brak lekooporności wirusa [7].
2.Trwają prace nad zwiększeniem komórkowej odpowiedzi immunologicznej
poprzez zmiany w strukturze receptorów TCR limfocytów T. Metoda polega na
elektroporacji do limfocytów mRNA kodującego receptory TCR rozpoznające
swoiście białka otoczki wirusa. Badania wykazały, że metoda ta powoduje znaczne
obniżenie wiremii. Prace nad wynalezieniem skutecznej szczepionki mają na celu
opracowanie immunogenów wywołujących silniejszą odpowiedź limfocytów B i T
w stosunku do białek otoczki wirusa.
3.Trwają badania kliniczne prowadzone wśród ludności południowej Afryki nad
nową postacią szczepionki ALVAC/gp120, której skuteczność zostanie określona
pod koniec 2016 r. Prowadzone są także prace nad wynalezieniem szczepionki
terapeutycznej dla osób już zakażonych HIV. Włoskie Narodowe Centrum AIDS
jest w trakcie opracowywania przeciwciał, których celem jest białko Tat, kluczowe
w ekspresji genów oraz replikacji wirusa. Druga faza badania potwierdziła
obniżenie wiremii oraz wzrost liczby komórek CD4+, CD8+ oraz NK w ciągu 5 lat.
Aktualnie badania nad szczepionką Tat wejdą w trzecią fazę z zastosowaniem
placebo i podwójnej ślepej próby [6].
Wirus HIV stanowi nadal zagrożenie dla milionów ludzi na świecie.
Pomimo wielu opracowań dotyczących patogenezy wirusa oraz złożonych
reakcji immunologicznych w przebiegu choroby, nie udało się opracować
skutecznego leczenia antyretrowirusowego. Aktualnie trwają prace nad
wynalezieniem bezpiecznej terapii genowej oraz szczepionki mogącej
zapobiec nowym zakażeniom.
Pismiennictwo:
1. Maartens G, Celum C. Lewin SR. HIV infection: epidemiology, pathogenesis,
treatment and prevention. Lancet 2014; 19;384: 258-71
2. Sytuacja epidemiologiczna w HIV/ AIDS w Europie – 2013. Na podstawie
raportu HIV/AIDS surveillance in Europe 2013. ECDC, WHO 2014. Europejskie
Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób (ECDC), Sztokholm.
http://www.aids.gov.pl/wspolpraca_miedzynarodowa/720/
3. Smith SA, Derdeyn CA. Harnessing the protective potential of HIV-1
neutralizing
antibodies.
F1000Res
2016;
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4754033/
4. Bąkowska E, Rogowska-Szadkowska D. Leczenie antyretrowirusowe (ARV).
Warszawa 2008; Krajowe Centrum ds. AIDS
5. Herrera-Carrillo E, Berkhout B. Bone marrow gene therapy for HIV/AIDS.
Viruses 2015; 7(7): 3910-3936.
6. Gray G, Laher F, Lazarus E, at al. Approaches to preventative and therapeutic
HIV vaccines. Curr Opin Virol 2016; 17: 104-109.
7. Saxena D, Spino M, Tricta F, at al. Drug-based lead discovery: the novel
ablative antiretroviral profile of deferiprone in HIV-1-infected cells and in HIVinfected treatment-naive subjects of a double-blind, placebo-controlled,
randomized exploratory trial. PLoS One. 2016; 11(5)
Termoczułe nanożele jako nośniki
leków
Nanotechnologia jest dynamicznie rozwijającą się gałęzią nauki.
Wprowadza ona nowe spojrzenie na procesy biologiczne i ich zrozumienie
na poziomie „nano” czyli w wymiarze 10 - 9 . Najnowsze osiągnięcie
naukowców dotyczy innowacyjnych nośników leków, jakim są nanożele
zdolne do zmian właściwości pod wpływem temperatury. Umożliwia to
wykorzystanie ich do dostarczenia i uwolnienia leku bezpośrednio w
pożądanym miejscu. Po raz pierwszy w tej dziedzinie nauki posłużono się
dwoma niezależnymi metodami w celu przeprowadzenia szczegółowej
analizy struktury powstałych nanożeli i ich wytrzymałości. Wyniki analiz
są rezultatem współpracy kilku ośrodków naukowych i zostały
opublikowane na łamach Nature Scientific Reports.
W ostatnich latach wielkie zainteresowanie naukowców zaczęła wzbudzać
nanotechnologia i tworzone na jej drodze nanomateriały. W związku z jej
dynamicznym rozwojem i możliwościami jakie ze sobą niesie, a także rosnącą
świadomością etyki prowadzonych badań, zaistniała potrzeba stworzenia zasad
regulujących stosowanie metod z obszaru nanotechnologii. W konsekwencji 7
lutego 2008 roku został przyjęty przez Komisję Wspólnot Europejskich tzw.
Kodeks postępowania dotyczącego odpowiedzialnego prowadzenia badań w
dziedzinie nanonauk i nanotechnologii. Stanowi on zbiór zaleceń do pracy z
nanomateriałami i powinien być traktowany jako instrument służący za podstawę
dalszych przedsięwzięć, których celem jest bezpieczne i etyczne prowadzenie
badań w dziedzinie nanotechnologii [1]. W celu regulacji badań nad
nanomateriałami i nienadużywania tego terminu, Międzynarodowa Organizacja
Normalizacyjna zdefiniowała termin nanomateriał jako „materiał, którego jeden z
wymiarów zewnętrznych nie przekracza nanoskali lub którego struktura lub
struktura powierzchniowa mieści się w nanoskali”. Termin „nanoskala”
zdefiniowano jako zakres od około 1 nm do 100 nm [2].
Wiele medycznych badań naukowych koncentruje się na opracowaniu
uniwersalnego nośnika, który charakteryzuje się łatwym umieszczeniem i
stabilnym przechowywaniem w jego centrum leku oraz jego kontrolowane
uwalnianie pod wpływem czynnika stymulującego w docelowym miejscu w
organizmie chorego.
Naukowcy przedstawili projekt, którego celem jest napisanie ludzkiego
genomu.
Źródło: Flickr, Autor: greyloch, Licencja: CC BY-SA 2.0
Międzynarodowy zespół naukowców z Niemiec, Rosji, Danii i Francji szczegółowo
scharakteryzował strukturę opracowanego przez nich nanożelu. Zbudowany
jest on z polimerów, które zmieniają swoje właściwości pod wpływem zmiany
temperatury. Kuliste cząsteczki nanożelu zostały otrzymane na drodze
polimeryzacji i składają się z dwóch otoczek: wewnętrznej – utworzonej z polimeru
o nazwie poli(N-izopropylakryloamid) czyli PNIPAm, oraz zewnętrznej –
składającej się z poli(N-izopropyloakryloamid) czyli PNIPMAm. Proces
polimeryzacji został wykonany na tzw. rdzeniu nanożelu, który stanowiła
cząsteczka krzemionki. Do celów porównawczych wykorzystano jedną partię
nanożeli, w której zachowano rdzeń, natomiast w drugiej partii cząsteczka
krzemionki została chemicznie usunięta. Utworzono w ten sposób wypustkę
stanowiącą miejsce potencjalnego załadowania leku.
Mechanizm funkcjonowania innowacyjnego nanożelu opiera się na zmianach
temperatury.
W temperaturze objętościowej przemiany fazowej (ang. volume phase transition
temperature) i powyżej jej wartości zmienia się zdolność hydrożelu do
absorbowania roztworu, w którym się znajduje – dla PNIPAm i PNIPMAm wynosi
ona odpowiednio 32 st. C i 42 st. C. Oznacza to, że powyżej 42 stopni Celsjusza
obydwie osłonki nie są zdolne pochłaniać otaczającego ich płynu, podczas gdy
poniżej 32 stopni Celsjusza obydwie bardzo dobrze go absorbują.
Przeprowadzenie testów w zakresie temperaturowym od 32 st. C do 42 st. C
pozwala więc rozróżnić zdolności sorpcyjne obydwu osłonek – w wybranej
temperaturze z tego przedziału tylko zewnętrzna osłonka jest nasiąknięta,
podczas gdy pory wewnętrznej pozostają zamknięte.
Dwuosłonowość nanożelu sprawia, że w płynach ustrojowych człowieka lek jest
chroniony przez wewnętrzną osłonkę, podczas gdy zewnętrzna pozostaje w
kontakcie z otoczeniem i ma za zadanie zapewnić wysoką stabilność koloidalną
nanożelu.
Zmieniając temperaturę miejsca docelowego, w którym nanożel się już znajduje
rozluźnia się strukturę wewnętrznej osłonki, powodując tym samym uwolnienie
leku w miejscu docelowym.
W celu dokładnego scharakteryzowania struktury nanocząsteczek naukowcy
posłużyli się metodami niskokątowego rozpraszania neutronów (ang. small-angle
neutron scattering, SANS) i dynamiki molekularnej (ang. molecular dynamics,
MD). Przestudiowano zmiany struktury w skrajnych temperaturach,
wykraczających poza opisany przedział (tj 52 st. C i 20 st. C) oraz temperaturę 40
st. C. Wyniki potwierdziły zachowania i zdolności sorpcyjne nanożeli w zależności
od temperatury. Co ciekawe, udało się ustalić dokładne wartości promieni
kulistych cząsteczek nanożeli, co pozwoliło na uzyskanie dokładnych informacji na
temat ładowności nośnika. Wiadomo więc jaka ilość leku może zostać umieszczona
w nośniku.
Dzięki badaniom z użyciem dynamiki molekularnej możliwe było przeprowadzenie
symulacji uwalniania leku w zależności od temperatury. Wyniki otrzymane na
podstawie MD pokrywały się z SANS, uwiarygodniając właściwości nanożeli [3].
Wyniki przeprowadzonych analiz udowodniły, że dwuosłonkowe nanożele
mogą posłużyć jako wydajne nośniki leków. Ich innowacyjność i
funkcjonalność opiera się na dostarczeniu leku w stanie nienaruszonym do
miejsca docelowego i uwolnienie go poprzez manipulację
temperaturą. Duże nadzieje pokłada się w nanotechnologii i
nanomateriałach. Ma to swoje podstawy. Dotychczasowe badania
pokazują, że potencjał ich jest wielki, a nauka wkracza w nową erę
pojmowania i opracowywania metod leczenia w skali nano.
inż. Adrianna Grzelak, biotechnolog
Piśmiennictwo:
1. Code of Conduct for responsible nanosciences and nanotechnologies research
2. Zalecenia Komisji Europejskiej z dnia 18 października 2011 r. dotyczące
definicji nanomateriału 2011/696/UE
3. Schmid A.J. et al., Multi-Shell Hollow Nanogels with Responsive Shell
Permeability, Nature Scientific Reports 6, 2016; Article number 22736
Genetyczny oręż na raka tarczycy
Rak brodawkowaty tarczycy jest wyleczalny, dopóki w leczeniu
pooperacyjnym można podać pacjentowi radioaktywny jod, który powoduje
zniszczenie komórek nowotworowych. Niestety istnieje możliwość, że
komórki rakowe stracą zdolność pobierania jodu, czyli „jodochwytność”.
Nadzieją na zahamowanie lub wręcz odwrócenie procesu powstawania
komórek nowotworu jest mikroRNA.
Geny z klasy mikroRNA, to małe cząsteczki RNA odpowiedzialne za utrzymanie
odpowiedniego poziomu białka w organizmie. Ich rolą jest kontrolowanie
prawidłowej fizjologii komórki. Wojciech Gierlikowski zajmuje się właśnie rolą
mikroRNA w powstawaniu pewnego białka, które zapobiega przemianie
nowotworowej lub ją hamuje. Doktorant z Zakładu Medycyny Genomowej
Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, kierowanego przez prof. Krystiana
Jażdżewskiego, otrzymał na swoje badania „Diamentowy Grant” MNiSW.
„Choroby nowotworowe należy postrzegać jako zaburzenia między powstawaniem
nowych komórek a obumieraniem starych. Pewien gen zainteresował nas,
ponieważ jego białkowy produkt może zarówno hamować niekontrolowane
namnażanie komórek, jak i doprowadzić do planowej śmierci komórek już
niepotrzebnych. Co więcej, białko to w tarczycy najprawdopodobniej bierze też
udział w transporcie jodu” – mówi badacz.
Rak brodawkowaty tarczycy cechuje się świetną wyleczalnością, nawet 90 proc.
chorych dzięki leczeniu przeżywa 10 lat. Rokowanie w tym nowotworze jest
bardzo dobre, dopóki komórka jest zdolna do wychwytywania jodu,
wykorzystywanego w terapii uzupełniającej. U niewielkiego odsetka pacjentów
zdarza się jednak inaczej i wtedy szanse na przeżycie dramatycznie maleją.
Tarczyca zbudowana jest z komórek pęcherzykowych. Do nich transportowany
jest jod, tym samym możliwa staje się synteza hormonów tarczycy. Dlatego jod
radioaktywny może być z powodzeniem użyty do leczenia różnych chorób
tarczycy, na przykład guzków nadczynnych. Natomiast nowotwory tarczycy
charakteryzują się obniżonym metabolizmem jodu. Słabiej niż zdrowa tkanka
tarczycowa pochłaniają jod z krwi i nie są w pełni zdolne do jego wbudowywania
w hormony tarczycy. W przypadku nowotworów brodawkowatych z obniżona
jodochwytnością, użycie jodu radioaktywnego może być trudniejsze.
Dlatego też działająca w Zakładzie Medycyny Genomowej grupa, kierowana przez
dr hab. Annę Wójcicką, skupiła się na roli mikroRNA w regulacji różnych genów
odpowiedzialnych za transport jodu. W ramach realizowanych projektów badacze
ustalili, że do obniżenia poziomu białek transportujących jod przyczyniają się
zmiany poziomu mikroRNA. Działanie tych małych cząsteczek można jednak
stłumić, czyli „wyciszyć”, przez co istnieje możliwość wpłynięcia na proces
przemiany nowotworowej.
Naukowcy przedstawili projekt, którego celem jest napisanie ludzkiego
genomu.
Źródło: Flickr, Autor: greyloch, Licencja: CC BY-SA 2.0
„Poziom mikroRNA zmienia się w różnych stanach chorobowych, w tym
oczywiście w nowotworach. Kilka lat temu w naszym zespole został
przeprowadzony eksperyment, w którym został zsekwencjonowany miRNom, czyli
ogół mikroRNA ulegających ekspresji, zarówno w zdrowej tkance tarczycowej, jak
i w raku brodawkowatym tarczycy. Jest to najczęstszy nowotwór tarczycy, jak i
gruczołów dokrewnych w ogóle. Dzięki prześledzeniu zmian ekspresji
poszczególnych mikroRNA w tkance zdrowej i zmienionej, udało nam się
wytypować te, które mogą odpowiadać za wiele nieprawidłowości obserwowanych
w nowotworze” – mówi Wojciech Gierlikowski.
Tę wiedzę uczeni mogą wykorzystać w diagnostyce. Nie jest ona łatwa, zwykle
podejrzenie złośliwości guzka wysnuwa się na podstawie wyników badania
ultrasonograficznego, a następnie uzupełnia się badaniem cytologicznym. Tam
przyporządkowuje się materiał do jednej z kilku kategorii diagnostycznych. Te
wyniki nie zawsze przekładają się na ostateczne rozpoznania histopatologiczne
uzyskiwane po ewentualnym wycięciu guza. Stąd na całym świecie poszukuje się
nowych metod diagnostycznych.
Jak wyjaśnia rozmówca PAP, każda komórka zawiera identyczną informację w
DNA. Dla wielu nowotworów charakterystyczne są mutacje, czyli zmiany w
strukturze DNA, powodujące zaburzenia funkcji białek. Ale komórki są różne
także dlatego, że różne geny ulegają w nich uczynnieniu, z różnych genów i w
różnych ilościach powstają odpowiadające im produkty białkowe. Za to właśnie
jest odpowiedzialna ekspresja materiału genetycznego, a w niej duży udział mają
mikroRNA. Tak jak w przypadku każdych innych genów, również skład i poziom
mikroRNA różni się w zależności od typów tkanek. Zmiany poziomu mikroRNA
wydają się być szczególnie istotne w nowotworach tarczycy. Zespół WUM złożył
wniosek patentowy na panel diagnostyczny (test) wykorzystujący oznaczenie
ekspresji mikroRNA dla odróżnienia raka tarczycy od zdrowej tkanki tarczycy.
Kolejnym ważnym obszarem zastosowań opisanych badań jest leczenie. Jak
tłumaczy Wojciech Gierlikowski, o ile trudno „naprawiać” mutacje w DNA, o tyle
zmiany ekspresji wywołane zaburzeniami mikroRNA są zmianami odwracalnymi.
Na świecie testuje się już leki, które swój efekt terapeutyczny wywołują właśnie
dzięki oddziaływaniu z mikroRNA.
Doktorant ocenia, że „Diamentowy Grant” ułatwił mu start w nauce. Podkreśla, że
młodzi badacze są przyzwyczajani do systemu grantowego, w którym trzeba się
starać o sukcesy na każdym etapie rozwoju, a „Diamentowy Grant” umożliwia
rozpoczęcie kariery naukowej. Zakład Medycyny Genomowej WUM, którego
pracownicy zdobywają liczne granty i środki na prowadzenie projektów, był lub
jest finansowany m.in. ze środków Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej, Narodowego
Centrum Nauki, Narodowego Centrum Badań i Rozwoju, a także Komisji
Europejskiej w ramach programu Bastion.
Wojciech Gierlikowski prowadzi projekty naukowe w Zakładzie Medycyny
Genomowej WUM. Niedawno rozpoczął pracę kliniczną w kierowanej przez prof.
Tomasza Bednarczuka Katedrze i Klinice Chorób Wewnętrznych i Endokrynologii
WUM, gdzie w bezpośrednim kontakcie z pacjentami stara się wyszukiwać nowe
problemy badawcze. Jak dodaje, czeka na chwilę, kiedy wyniki współtworzonych
przez niego badań będą owocowały nie tylko publikacjami i patentami, ale
również przekładały się na realną pomoc pacjentom.
Więcej o badaniach prof. Jażdżewskiego i jego zespołu – tutaj.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl
Leczenie
SLA
macierzystymi
komórkami
Lekarze ze szpitala uniwersyteckiego w Olsztynie, którzy od kilku lat
prowadzą badania nad zastosowaniem komórek macierzystych u chorych
na stwardnienie zanikowe boczne stwierdzili, że u ok. 70 proc. pacjentów
udało im się spowolnić postęp choroby.
Wyniki badań zespół neurologów i neurochirurgów ze szpitala uniwersyteckiego w
Olsztynie przedstawił w minionym tygodniu na międzynarodowej konferencji
naukowej w Olsztynie. „Efekty, jakie uzyskaliśmy dopowiadają tym, jakie mają
wiodące ośrodki naukowe na świecie, we Włoszech i Stanach Zjednoczonych.
Komórki macierzyste są sporą nadzieją w leczeniu SLA i dlatego badania w tym
zakresie są bardzo intensywne” – powiedział PAP prof. Wojciech Maksymowicz,
kierownik katedry neurologii i neurochirurgii szpitala klinicznego w Olsztynie.
Olsztyńscy lekarze podali komórki macierzyste ponad 80 pacjentom chorującym
na stwardnienie zanikowe boczne (SLA). Pacjenci zostali podzieleni na grupy.
Pierwszej podawano komórki macierzyste pobrane z ich szpiku kostnego,
odpowiednio wyizolowane i namnożone w laboratorium, a druga grupa
otrzymywała komórki macierzyste uzyskane ze sznurów pępowinowych (galarety
Whartona). Lekarze części chorych podawali komórki jednorazowo, innej grupie
podawano je kilka razy.
Prof. Maksymowicz poinformował PAP, że podsumowano już pierwszy etap
leczenia, tj. pojedyncze podawanie chorym komórek macierzystych pobranych z
ich szpiku. W tej grupie uzyskano 70 proc. skuteczność leczenia. „Ta skuteczność
polegała na tym, że postęp choroby został spowolniony. Przy czym u różnych
chorych spowolnienie to było inne – jedni nie zareagowali wcale, inni przeciętnie,
średnio, a pewna grupa wybiła się ponad średnią, zareagowała lepiej niż
pozostali” – przyznał prof. Maksymowicz.
Olsztyńscy lekarze na razie nie wiedzą dlaczego chorzy na SLA różnie reagują na
terapię komórkami macierzystymi. Według ich wstępnej oceny nie miał na to
wpływu wiek chorych, który brali udział w eksperymencie.
Lekarze z olsztyńskiego szpitala klinicznego przygotowują się teraz do ostatniego
etapu badań, który będzie polegał na podawaniu komórek macierzystych
pobranych ze szpiku chorych, przy czym podawanie to będzie frakcjonowane tj.
powtarzane co 2-3 miesiące, a między kolejnymi podaniami komórki macierzyste
będą zamrożone. „Zakończyliśmy już nabór do tego etapu badań, zainteresowanie
udziałem w tym programie było ogromne” – powiedział PAP neurolog Tomasz
Siwek, który należy do zespołu prof. Maksymowicza.
Naukowcy przedstawili projekt, którego celem jest napisanie ludzkiego
genomu.
Źródło: Flickr, Autor: greyloch, Licencja: CC BY-SA 2.0
„Pełne efekty badań będziemy mieli tak naprawdę za kilka lat” – wyjaśnił prof.
Maksymowicz i dodał, że lekarze obserwują pacjentów pół roku przed podaniem
im komórek macierzystych i pół roku po podaniu. „Niestety, nie wszyscy pacjenci
przeżywają ten czas” – przyznał prof. Maksymowicz. Dodał, że z pierwszej,
liczącej 30 osób grupy, przeżyło czas obserwacji 25 osób.
Tomasz Siwek wyjaśnił PAP, że ponieważ nie ma biologicznego markera, który by
wskazywał stan zaawansowania choroby, to lekarze oceniają efekty leczenia m.in.
czasem przeżycia chorych oraz utrzymaniem przez nich możliwości
samodzielnego oddychania, bez pomocy urządzeń medycznych. „Samodzielna
wentylacja jest czynnikiem, który w dość znaczny sposób determinuje jakość życia
chorych” – powiedział lekarz. Dodał, że w SLA postęp choroby „jest linijny, co
znaczy, że w stałym tempie pogarsza się stan chorego”. „Ustalenie, że jakiś
czynnik, w tym wypadku podanie komórek macierzystych, modyfikuje przebieg tej
choroby w ten sposób, że spowalnia jej przebieg, pokazuje skuteczność wpływu
tego elementu” – wyjaśnił Siwek.
Pieniądze na badania naukowe dotyczące zastosowania komórek macierzystych u
chorych na SLA olsztyńscy lekarze otrzymali z grantu Narodowego Centrum
Badań i Rozwoju.
Stwardnienie zanikowe boczne jest nieuleczalną chorobą polegająca na niszczeniu
komórek nerwowych odpowiedzialnych za pracę mięśni, w tym także mięśni
oddechowych. Choroba ma różne tempo postępowania i prowadzi do śmierci
chorego. Terapia komórkami macierzystymi jedynie spowalnia postęp paraliżu,
nie jest jednak w stanie przywrócić do pracy nerwów, które zanikły.
Dr Siwek powiedział PAP, że chorzy na SLA przez cały okres choroby są w pełni
świadomi tego, co się z nimi dzieje. „Ci pacjenci odczuwają ogromne cierpienia
psychiczne, zdają sobie sprawę z tego, że na pewnym etapie choroby ich
funkcjonowanie jest całkowicie zależne od innych” – zaznaczył lekarz.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.edu.pl
Oliwa z oliwek i prątki w leczeniu
raka pęcherza moczowego
Naukowcy z Universitat Autònoma de Barcelona we współpracy z Institute
for Bioengineering of Catalonia ogłosili rok temu, że
komórki Mycobacterium brumae oferują ciekawą alternatywę dla leczenia
raka pęcherza moczowego. Od tego momentu trwały poszukiwania
sposobów ulepszenia immunoterapeutycznej aktywności tej bakterii
poprzez projektowanie różnych emulsji, które zwiększyłyby
homogeniczność i stabilność, a tym samym skuteczność roztworów
prątków wprowadzanych do organizmu.
Mykobakterie są wykorzystywane w leczeniu nowotworów. Podawanie
Mycobacterium bovis (BCG) przez kateter bezpośrednio do pęcherza jest obecnie
jednym ze sposobów leczenia powierzchownego raka pęcherza moczowego
(ang. superficial bladder cancer, SBC). BCG jest skuteczne, ale niestety wywołuje
wiele efektów ubocznych m.in. infekcje, które muszą być leczone lekami
przeciwgruźlicznymi. W związku z tym podjęto się badań nad innym,
niepatogennym, szybkorosnącym prątkiem – Mycobacterium brumae.
Naukowcy przedstawili projekt, którego celem jest napisanie ludzkiego
genomu.
Źródło: Flickr, Autor: greyloch, Licencja: CC BY-SA 2.0
Na chwilę obecną wydaje się że M.brumae jest idealnym kandydatem do
zastąpienia stosowanego aktualnie leczenia BCG.
Hydrofobowy charakter ściany komórkowej prątków prowadzi do tworzenia przez
nie agregatów w roztworach wodnych. Jest to przeszkodą w podawaniu leków u
pacjentów z nowotworem pęcherza moczowego. Ta nieswoista agregacja może
interferować z interakcją Mycobacterium-komórka gospodarza i wpływać
negatywnie na efekt przeciwnowotworowy.
W badaniu naukowcy ocenili efektywność różnych emulsji, aby poprawić
aktywność immunoterapeutyczną M. brumae. Stwierdzono, że zarówno emulsja
oparta na oliwie z oliwek (OO) jak i oleju mineralnym w wodzie powodują
powstanie najlepszych warunków do terapii spośród wszystkich testowanych
roztworów. Niemniej jednak, tylko emulsja OO wywoływała znaczną odpowiedź
układu immunologicznego zarówno w warunkach in vitro jak i in vivo. Zwiększała
ona zdolność mykobakterii do indukowania produkcji cytokin w hodowli komórek
nowotworowych pęcherza moczowego. Wśród najważniejszych cech emulsji OOmykobakterie wymienia się takie właściwości jak: mniejsza hydrofobowość, niższe
pH, bardziej zneutralizowany potencjał zeta oraz zwiększone powinowactwo do
fibronektyny w porównaniu do nieemulsyfikowanych bakterii. Stwarza to warunki
korzystne do osiągnięcia nabłonka pęcherza moczowego in vivo. Zjawisko
przebadano także na myszach. Dopęcherzowe wprowadzenie OO-M.brumae
wykazało znacznie większą systemową odpowiedź immunologiczną, włącznie z
trendem wzrostu przeżywalności myszy z nowotworem.
Właściwości fizykochemiczne oraz indukcja silnej odpowiedzi
immunologicznej powoduje, że emulsja na bazie oliwy z oliwek staje się
obiecującym sposobem na dostarczenie prątków do pęcherza moczowego
jako formy leczenia nowotworu tego narządu.
mgr Agnieszka Helis, diagnosta laboratoryjny
Piśmiennictwo:
Noguera-Ortega E. et al. Mycobacteria emulsified in olive oil-in-water trigger a
robust immune response in bladder cancer treatment. Scientific Reports, 2016, 6,
Article number: 27232
Noguera-Ortega E. et al. The non-pathogenic Mycobacterium brumae inhibits
bladder cancer growth in vitro, ex vivo, and in vivo. European Urology FOCUS,
2015, 2, 1: 67-76.
Walka z chorobą Parkinsona
Wstępne badania kliniczne dotyczące choroby Parkinsona wskazują na
korzystne działanie pochodnej N-acetylowej cysteiny będącej chemiczną
modyfikacją aminokwasu wchodzącego w skład wielu białek,
występującego m.in. w kukurydzy i zbożach.
N-acetylocysteina (NAC) to pochodna N-acetylowa L-cysteiny. Jest ona cząsteczką
o silnych właściwościach antyoksydacyjnych. Lekarze z Departments of
Integrative Medicine, Neurology, and Radiology na Thomas Jefferson
University biorąc pod uwagę tą cechę NAC spróbowali udowodnić, że może ona
stać się częścią terapii choroby Parkinsona. Ocenili oni zdrowie fizyczne i
psychiczne pacjentów za pomocą diagnostyki obrazowej oraz wykazali polepszenie
się ich stanu dzięki stosowaniu NAC.
Oceniono biologiczne i kliniczne efekty działania NAC w chorobie Parkinsona.
Obecnie dostępne metody leczenia Parkinsona są zwykle ograniczone do
dostarczenia brakującej dopaminy (w chorobie dochodzi do postępującego zaniku
komórek nerwowych wytwarzających dopaminę). Nie cofają one postępu choroby,
a jedynie ją spowalniają. Ostatnio naukowcy udowodnili, że stres oksydacyjny w
mózgu może odgrywać kluczową rolę w rozwoju choroby Parkinsona. Badania na
komórkach mózgowych wykazały, ze NAC pomaga zredukować uszkodzenia
oksydacyjne neuronów poprzez pomoc w odbudowie prawidłowego poziomu
działającego antyoksydacyjnie glutationu.
NAC to suplement diety, który jest dostępny także w sklepach z żywnością.
Istnieje zarówno doustna jak i dożylna postać NAC wykorzystywana
przykładowo jako antidotum w przypadku zatruć paracetamolem (inaktywuje jego
toksyczne metabolity i utrzymuje prawidłowy poziom glutationu w wątrobie).
Badania nakreślają nową drogę walki z Parkinsonem poprzez przywrócenie
neuronom dopaminergicznym odpowiednich funkcji.
Przed rozpoczęciem badań klinicznych przeprowadzono eksperymenty in vitro na
hodowlach komórkowych ludzkich zarodkowych komórek macierzystych
pozbawionych neuronów dopaminergicznych śródmózgowia w środowisku
działania rotenonu jako modelu choroby Parkinsona (toksyczność rotenonu
wpływa na rozwój choroby). Przy stosowaniu NAC zaobserwowano wzrost liczby
komórek, które przetrwały w hodowli, co świadczy o protekcyjnym działaniu NAC.
Naukowcy przedstawili projekt, którego celem jest napisanie ludzkiego
genomu.
Źródło: Flickr, Autor: greyloch, Licencja: CC BY-SA 2.0
Tymczasem badania in vivo wymagały podzielenia pacjentów na dwie grupy.
Obie kontynuowały dotychczasowe leczenie choroby Parkinsona, a dodatkowo
pierwsza otrzymala kombinację doustnej (600 mg 2 x dziennie w dni bez dawki
dożylnej) i dożylnej (50mg/kg/tydzień) formy NAC przez 3 miesiące, druga była
grupą kontrolną ze standardowym leczeniem. Zdrowie pacjentów oceniono przed
rozpoczęciem terapii NAC oraz po jej zakończeniu. Ocena polegała na
wykorzystaniu standardowych narzędzi takich jak ankieta Unified Parkinson’s
Disease Rating Scale (UPDRS). Objęła ona m.in. określenie stadium choroby oraz
wykonanie obrazowania mózgu za pomocą DaTscan SPECT imaging, który mierzy
ilość transporterów dopaminowych w jądrach podstawy (ang. basal ganglia) –
miejscu najbardziej dotkniętym chorobą. Porównanie wyników grupy kontrolnej z
grupą badaną wskazało na poprawę w obrębie 4-9% transporterów
dopaminergicznych oraz podniesienie wyniku UPDRS o 12,9%.
Wyniki badań wskazują na bezpośredni wpływ NAC na system
dopaminergiczny pacjentów z chorobą Parkinsona. Czyni to z NAC
obiecujący produkt. Efektywność terapeutyczna związku oraz jego
dokładny mechanizm działania muszą jednak zostać potwierdzone w
badaniach klinicznych prowadzonych na szerszą skalę.
mgr Agnieszka Helis, diagnosta laboratoryjny
Piśmiennictwo:
Monti DA. et al. N-Acetyl Cysteine May Support Dopamine Neurons in
Parkinson’s Disease: Preliminary Clinical and Cell Line Data. PLOS ONE, 16 June
2016.
Polska
Akademia
Nauk
zarekomendowała
stosowanie
szczepionek
Fakty niezbicie wskazują na potrzebę wykonywania szczepień w celu
ochrony zdrowia. Pozytywne stanowisko w tej sprawie przyjęło w czwartek
podczas 132. sesji Zgromadzenie Ogólne Polskiej Akademii Nauk (PAN).
W wyrażonym przez Zgromadzenie Ogólne PAN stanowisku wiceprezes PAN prof.
Stanisław J. Czuczwar wyraził zaniepokojenie faktem, że liczba dzieci objętych
obowiązkowymi szczepieniami w Polsce spada. W 2012 r. nie zaszczepiono 5340
osób – spośród tych, które powinny szczepienie przyjąć; w 2013 r. było to 7248
osób, w 2014 – 12 681. Z nieoficjalnych danych podanych przez PAN wynika, że w
2015 r. nie zaszczepiono 16 689 dzieci.
„Warto pamiętać, że opinie o szkodliwości szczepień są całkowicie
nieuzasadnione i nie mają żadnych podstaw naukowych” – podkreślił.
Prof. Czuczwar mówił, że związek pomiędzy szczepieniem na świnkę, różyczkę i
odrę a występowaniem autyzmu, który często jako argument przywołują
przedstawiciele tzw. ruchu antyszczepionkowego – okazał się badaniem
zmanipulowanym. Jednocześnnie jest to przykład często wykorzystywany przez
tzw. ruch antyszczepionkowy.
„Wykonane w wielu krajach, prawidłowo zaplanowane i prawidłowo wykonane
badania naukowe wykluczyły jakikolwiek związek przyczynowo – skutkowy między
szczepieniami, również przeciwko odrze, śwince i różyczce – a występowaniem
chorób ze spektrum autyzmu u dzieci” – potwierdziła członek komisji ds.
epidemiologii i bioterroryzmu przy Radzie Sanitarno – Epidemiologicznej, dr hab.
Aneta Nitsch-Osuch.
Ekspertka dodała, że bezpieczne okazały się też inne szczepionki (m.in. przeciwko
wirusowi HPV) lub ich składniki (jak np. substancja konserwująca tiomersal),
które podejrzewano o niekorzystne działanie.
Historia ruchów antyszczepionkowych jest tak długa, jak historia szczepień, i
sięga końca XVIII w. – przypomniała dr hab. Nitsch-Osuch. Podała przykład
lekarza brytyjskiego Edwarda Jennera, który po raz pierwszy w 1796 r. wykonał
szczepienie przeciwko ospie prawdziwej. „Jemu współcześni, zamiast obawiać się
choroby, która zbierała śmiertelne żniwo, dziesiątkowała wsie i miasta, zaczęli
obawiać się szczepień ochronnych, między innymi wyrażając przekonanie, że po
szczepieniach przeciwko ospie prawdziwej ludziom wyrastają rogi” – mówiła.
O tym, że szczepionki są skuteczne i bezpieczne, przekonywała również
konsultant krajowa ds. epidemiologii, dr Iwona Paradowska-Stankiewicz.
„Szczepionki, które są dopuszczone do obrotu, należą do preparatów najlepiej
przebadanych spośród wszystkich preparatów farmaceutycznych” – wskazała.
Dodała, że proces produkcji jednej serii trwa wiele lat, a ich kontrola jakości
stanowi 70 proc. całego procesu produkcji.
Dr hab. Aneta Nitsch-Osuch dodała, że zanim preparat trafi do lodówki w punkcie
szczepień, podlega aż tysiącu procesów kontroli. Jej zdaniem ryzyko
niepożądanych odczynów poszczepiennych jest wyolbrzymiane przez rodziców.
„Szczepionki stały się ofiarą swojego sukcesu” – oceniła ekspertka. Zwróciła
uwagę, że przyczyną odwracania się od szczepionek jest też fakt bagatelizowania
chorób zakaźnych, gdyż na co dzień nie widać osób, które cierpią na nie lub na
powikłania z nimi związane, np. w postaci kalectwa.
Dr Nitsch-Osuch powiedziała, że sytuacja epidemiologiczne w Polsce określana
jest jako korzystna i stabilna. „Ale to się może zmienić, jeżeli zaniedbamy
realizację programu szczepień ochronnych” – zaznaczyła.
W stanowisku PAN odniesiono się również do kwestii etycznych, dotyczących
problematyki unikania szczepień. Prof. Zbigniew Szawarski z komitetu bioetyki
przy Prezydium PAN stwierdził, że w dzisiejszym społeczeństwie brakuje
„wyobraźni moralnej”, i wiele osób myśli w kategoriach interesu własnego.
Naukowcy przedstawili projekt, którego celem jest napisanie ludzkiego
genomu.
Źródło: Flickr, Autor: greyloch, Licencja: CC BY-SA 2.0
Wskazał jednocześnie, że nauka jednoznacznie wskazuje, że szczepienia są
bezpieczne i potrzebne. „Jeśli możemy uzbroić organizm w system „alarmu
immunologicznego”, który może nas ochronić przed potencjalnym agresorem,
który dybie na nasze zdrowie i życie i zdrowie i życie innych, to powinniśmy to
zrobić” – przekonywał.
Z kolei prof. Lidia B. Brydak z Narodowego Instytut Zdrowia Publicznego
wskazała, że w Polsce lekceważona jest grypa, która, jej zdaniem, często bywa
mylona z przeziębieniem. „Nie mamy świadomości, jakie zagrożenie powoduje
grypa” – dodała. Wskazała na bardzo poważne powikłania płynące z przebiegu tej
choroby, m.in. całkowitą utratę słuchu.
Jej zdaniem grypę należy rozpatrywać też na płaszczyźnie ekonomicznej.
Ekspertka przytoczyła wyniki badań firmy Ernst&Young, wedle których pośrednie
koszty średniej epidemii grypy w Polsce to 1,5 mld złotych. „Wszystkim
rekomenduję szczepienia na grypę” – powiedziała.
Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl
Izoforma
PI3K
celem
terapeutycznym
guzów
neuroendokrynnych trzustki
Naukowcy z Institute of Biomedical Investigation of Bellvitge udowodnili,
że selektywna inaktywacja izoformy kinazy fosfatydyloinozytolu jest
wystarczającym bodźcem do zahamowania progresji guzów
neuroendokrynnych trzustki (PanNETs) oraz jego przerzutów.
Guzy neuroendokrynne (NET) wywodzą się z wysoko wyspecjalizowanych
komórek, które są umiejscowione w całym organizmie człowieka. Tworzą one
rozlany system endokrynny. Około 70% NET zlokalizowanych jest w żołądku,
jelitach lub trzustce. Ten rodzaj guza stanowi około 5% wszystkich nowotworów
trzustki. Powstaje on zwykle z komórek wysp trzustkowych. Nowotwory
wywodzące się z nich nazywane są wyspiakami. Wyspiaki rozwijają się z komórek
posiadających zdolność do wytwarzania, magazynowania i wydzielania hormonów
peptydowych oraz amin biogennych (komórki typu APUD, ang. amine precursore
uptake and decarboxylation). Najbardziej znane wyspiaki to insulinoma (wywodzi
się z komórek β wysp trzustkowych wydzielających insulinę) i gastinoma (wywodzi
się z komórek δ produkujących gastrynę).
W ciągu ostatnich dwóch dekad zidentyfikowano tylko kilka efektywnych
sposobów leczenia PanNETs. Wynika to prawdopodobnie z heterogeniczności
guza, która znacznie komplikuje zaprojektowanie właściwej terapii celowanej.
Na podstawie wiedzy, że mutacje w obrębie drogi sygnałowej kinazy
fosfatydyloinozytolu (PI3K) zdarzają się u 16% pacjentów z PanNETs,
zaprojektowano badanie oceniające częstotliwość drogi aktywacji PI3K. Z powodu
nieprawidłowości w przekazywaniu sygnałów przez wewnątrzkomórkowy szlak
związany z kinazami PI3K, AKT i mTOR guzy te pozostają w centrum
zainteresowania badaczy jako potencjalne cele terapeutyczne. Przykładowo,
inhibitor mTOR znany jako Everolimus jest używany w terapii pacjentów z
zaawansowanymi PanNETs. Niestety zwiększająca się oporność na terapię
celowaną na mTOR zmusza do poszukiwania nowych sposobów na leczenie
nowotworu. Do tej pory odpowiedź na inhibitory PI3K w guzach
neuroendokrynnych trzustki pozostawała niejasna. W przedstawionej pracy
podjęto się badań w tym kierunku.
Oceny dokonano na podstawie 40 próbek pochodzących od człowieka oraz w
modelu mysim RIP1-Tag2. Naukowcy zbadali również wydajność hamowania tego
szlaku u myszy za pomocą generycznych inhibitorów PI3K (GDC-0941, GDC-0326)
oraz inhibitorów specyficznych dla zastosowanej izoformy. Zastosowanie leczenia
za pomocą GDC-0941 w modelu mysim prowadziło do zredukowania wzrostu
guza, ale nie wpłynęło na naczynia krwionośne guza.
Zauważono, że tylko inhibicja izoformy p110α jest wystarczająca do indukcji
śmierci komórek nowotworowych.
Inhibicja p110α wpływa redukująco zarówno na wielkość guza jak i na jego
unaczynienie, blokując progresję nowotworu i jego przerzutowanie (GDC-0326
obniżył częstotliwość tworzenia przerzutów do wątroby i węzłów chłonnych).
Naukowcy przedstawili projekt, którego celem jest napisanie ludzkiego
genomu.
Źródło: Flickr, Autor: greyloch, Licencja: CC BY-SA 2.0
Badanie wnosi informacje kluczowe dla zrozumienia roli procesów
sygnalizacyjnych z udziałem PI3K w nowotworze trzustki oraz otwiera drzwi dla
nowych możliwości terapeutycznych.
Uzyskanie inhibitorów selektywnych dla p110a jest istotne z punktu widzenia
zmniejszonej toksyczności terapii. Dzięki temu nawet stosowanie dużych dawek,
niezbędnych do osiągnięcia całkowitej inhibicji szlaku, może być dobrze
tolerowane przez organizm.
Naukowcy planują skupić swoje dalsze wysiłki na porównaniu wydajności
proponowanej przez nich terapii z innymi metodami leczenia pacjentów z
mutacjami PI3K.
Badania nie tylko wskazują na nowy obiecujący cel terapeutyczny w
nowotworach neuroendokrynnych trzustki, ale także pozwalają na
spojrzenie na funkcję kinazy w biologii nowotworu poprzez promowanie
powstawania przerzutów.
mgr Agnieszka Helis, diagnosta laboratoryjny
Piśmiennictwo:
Soler A. et al. Therapeutic benefit of selective inhibition of p110α PI3-kinase in
pancreatic neuroendocrine tumors. Clin Cancer Res, 25 May 2016.
Kula Z. i wsp. Guz neuroendokrynny trzustki – opis przypadku. Przegl Gastr,
2009; 4,4: 215-220.
Download
Random flashcards
ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

Create flashcards