Niekodujące RNA mogą w przyszłości być terapeutykami w chorobach poliglutaminowych, takich jak np. pląsawica Huntingtona. Są to choroby neurodegeneracyjne, czyli wywołujące powolne niszczenie ośrodkowego układu nerwowego. Zespół Huntingtona powoduje problemy motoryczne i psychiatryczne, a ostatecznie doprowadza do całkowitego unieruchomienia i śmierci pacjenta. Wciąż nie ma leku, który mógłby temu zapobiec.

Od lat uczeni poszukują terapeutyku, który mógłby powstrzymać lub opóźnić przebieg chorób poliglutaminowych. Chorób takich jest ok. 10 i każda z nich występuje rzadko – np. w Polsce zespół Huntingtona zdarza się średnio u jednej na 15 tys. osób. Ale genetyczny rdzeń chorób poliglutaminowych jest dla wszystkich taki sam. Dlatego opracowanie terapeutyku, rozpoznającego tę samą mutację, mogłoby pomóc licznej grupie pacjentów.

"DNA składa się z 4 liter – C, A, G, T. Rdzeń choroby to wydłużony ciąg trzech liter CAG w obrębie uszkodzonych genów. Powtórzenia w łańcuchu DNA występują naturalnie. Dla genu huntingtyny jest ich zazwyczaj mniej niż ok. 35. Przy mutacji tego genu w chorobie Huntingtona liczba powtórzeń może osiągnąć nawet 150 sekwencji ciągu trójnukleotydowego CAG" – tłumaczy Anna Stroynowska-Czerwińska.

W ramach „Diamentowego Grantu” MNiSW Anna Stroynowska-Czerwińska badała mechanizm działania niekodujących RNA, potencjalnych terapeutyków chorób poliglutaminowych. Swój projekt zrealizowała w Zakładzie Biomedycyny Molekularnej Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu pod opieką prof. dr. hab. Włodzimierza Krzyżosiaka, a obecnie jest doktorantką w Międzynarodowym Instytucie Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie.

Wydłużony ciąg CAG w kodującej sekwencji genu, która decyduje o sekwencji aminokwasowej białka, wpływa na obecność wydłużonego ciągu jednego aminokwasu – glutaminy, tworząc fragment poliglutaminowy, skąd nazwa grupy chorób. Wówczas właściwości tego białka są znacznie zmienione. To powoduje kaskadę różnych patologii w komórkach. Szczególnie wrażliwe na te zmiany są komórki ośrodkowego układu nerwowego, czyli mózgu.

Jak wyjaśnia Stroynowska-Czerwińska, DNA w komórce koduje geny, które są przepisywane na język RNA, a dalej na język białka. Białko odpowiada w naszym organizmie za różnego typu cechy – kolor włosów, oczu, to jak funkcjonujemy, jaki jest nasz metabolizm. Ale podczas badań naukowych na początku XXI wieku okazało się, że istnieje bardzo duża grupa niekodujących RNA, czyli takich, które nie niosą informacji o białku.

"Z początku sądzono, że niekodujące RNA nie ma żadnej funkcji, ale – jak to w biologii bywa – zazwyczaj nic nie powstaje bez sensu. Jeżeli komórka zużywa energię, żeby coś stworzyć, to po to, żeby to potem wykorzystać. I takie niekodujące RNA określają, kiedy i w jakich ilościach powstaje białko" – mówi badaczka.

Laureatka grantu sprawdzała, czy jedna cząsteczka mogłaby być lekiem dla wszystkich chorób z tej grupy. Wszystkie choroby poliglutaminowe są spowodowane tąa samą mutacją, a potencjalne terapeutyki właśnie rozpoznają to miejsce mutacji – wydłużonego ciągu CAG.

"Potencjalne terapeutyki, którymi się zajmowałam, były właśnie niekodującymi RNA. Chcieliśmy wyłączyć w chorych komórkach proces powstawania genu, który ma długi ciąg powtórzeń CAG. Wyłączając zmutowany allel, zostawiamy allel prawidłowy tego genu. I tylko jeden – dobry – działa, a zły nie działa. Dzięki temu pacjent mógłby wrócić do zdrowia" – mówi Stroynowska-Czerwińska. W wyniku prowadzonych badań, okazało się, że w zależności od tego, gdzie znajduje się mutacja – na początku, w środku, czy na końcu genu – to efektywność działania tych samych badanych cząsteczek jest niestety różna.

Wstępne badania wykonywane są na liniach komórkowych, daleko jeszcze do modeli zwierzęcych i klinik. Idealnie by było, gdyby terapeutyki były stosowane jeszcze przed wystąpieniem objawów – u osób z wykrytą mutacją, która predysponuje do choroby.

Choroby poliglutaminowe ujawniają się na ogół w wieku średnim 35-50 lat. Długość powtórzeń istotnie koreluje z wiekiem wystąpienia objawów. Im dłuższy ciąg powtórzeń, tym wcześniej można zauważyć objawy chorób. W przypadku choroby Huntingtona mogą już chorować nawet dzieci 5-6 lat, a jeżeli powtórzenia są krótsze to pierwsze symptomy mogą się pojawić u osób pięćdziesięcioletnich i starszych.

"Choroby poliglutaminowe są chorobami rzadkimi. Zanim pojawią się pierwsze objawy, osoby z mutacją genetyczną, zazwyczaj nie wiedzą, że zachorują. Dlatego badania genetyczne najczęściej wykonuje się dopiero dzieciom chorych rodziców. Test wykrywa mutację i dzieci mogą tylko wiedzieć, że za ok. 20 lat będą chore. Ale nie ma żadnego leku, który mógłby w jakiś sposób zapobiec takiemu losowi" – ubolewa Stroynowska-Czerwińska.

Naukowcy muszą nie tylko poznać dokładne mechanizmy działania niekodującego RNA, ale dodatkowo odpowiedzieć na pytanie, jak dostarczać takie leki do organizmu. Jeśli na mutacje podatne są komórki nerwowe, to małe niekodujące RNA będą musiały zostać dostarczone do mózgu, co jest problematyczne choćby przez obecność bariery krew-mózg.

"Tutaj jest bardzo szerokie pole manewru. Pracuje się zarówno na chemicznie modyfikowanych oligonukleotydach RNA, ale można też stosować wektory wirusowe, które będą wbudowywać odpowiednią informację i będą powodować, że w konkretnym miejscu dojdzie do ekspresji terapeutycznego RNA" – wylicza rozmówczyni PAP.

Pierwsze badania kliniczne z wykorzystaniem podobnego typu oligonukleotydów rozpoczęły się ostatnio w USA. Najbliższe lata pokażą, czy można je zastosować w ludzkim organizmie, a nie tylko w laboratoriach. Wcześniej badano gryzonie, a nawet szympansy, które są bliższymi człowiekowi modelami zwierzęcymi. Są przesłanki mówiące o tym, że może dochodzić do powrotu do zdrowia u pacjenta, który już był chory, ale – jak podkreśla Stroynowska-Czerwińska – trzeba być ostrożnym w optymizmie i poczekać na wyniki badań klinicznych.

Badaczka otrzymała na swoje badania ok. 200 tys. zł z resortu nauki. Laureatka „Diamentowego Grantu” zaznacza, że eksperymenty z zakresu biologii molekularnej są kosztowne. Drogie są odczynniki np. do hodowli komórkowej. Używa się materiału, którego 1 mililitr kosztuje ok. 4 tys. złotych. Dzięki grantowi mogła przez 3 lata poznać realia prowadzenia własnego projektu naukowego od strony merytorycznej, administracyjnej i finansowej. Ponadto uczestniczyła w kilku konferencjach międzynarodowych, na których prezentowała otrzymane wyniki oraz miała okazję spotkać się ze specjalistami w dziedzinie biologii RNA. Docenia również możliwość poznania innych laureatów „Diamentowego Grantu”, z którymi założyła Stowarzyszenie Laureatów Diamentowego Grantu i wspólnie stara się rozwijać pasję do nauki.

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl