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.
