Dr Maciej Kupczyk w rozmowie z naszym portalem opowiada o nagrodzonym projekcie „MicroRNAs – new biomarkers of respiratory tract diseases” i zdradza jakie będą kolejne etapy jego realizacji.

Biotechnologia.pl: Czym są biomarkery i dlaczego jest to ważna część diagnostyki?

Dr Maciej Kupczyk: Biomarkery to mierzalne związki lub cząsteczki, których obecność w płynach ustrojowych informuje o konkretnych procesach biochemicznych. Biomarkery bardzo ułatwiają pracę lekarską, gdyż są pomocne w diagnostyce przy rozpoznaniu różnicowym. Pozwalają np.: oszacować stopnień ciężkości danej choroby, ocenić stosowanie się pacjenta do zaleceń lekarskich i sprawdzić czy odpowiednio przyjmuje on przepisane leki. Ponadto biomarkery informują często o ryzyku progresji choroby. Najlepszym przykładem jest hemoglobina glikowana, która znalazła zastosowanie w diagnostyce cukrzycy. Marker ten koreluje z czasem trwania choroby, wskazuje na przyszłe ryzyko polineuropatii, a także umożliwia ocenę systematyczności stosowania leków. Oznaczenie poziomu glikohemoglobiny daje szereg istotnych informacji, których nie można zdobyć w inny sposób. Niestety w chorobach dróg oddechowych praktycznie brak jest dobrych biomarkerów.

Stąd obszar pańskich badań skupia się właśnie na biomarkerach chorób układu oddechowego?

Głównym obszarem moich zainteresowań badawczych są choroby układu oddechowego, w szczególności astma,  przewlekła obturacyjna choroba płuc, sarkoidoza, ale również przewlekłe zapalenie zatok, nowotwory górnych dróg oddechowych i krtani. Interesują mnie patomechanizmy tych chorób, a także identyfikacja czynników pomocnych w ich diagnostyce. Jak dotąd bowiem jedynym powszechnie stosowanym biomarkerem chorób układu oddechowego jest oznaczanie poziomu tlenku azotu w powietrzu wydechowym osób cierpiących na astmę. Żaden z innych dotychczas badanych biomarkerów nie wszedł jeszcze do codziennej praktyki. Od pewnego czasu zajmuję się eikozanoidami.Są to pochodne kwasu arachidonowego, które prawdopodobnie odgrywają rolę w patomechanizmach chorób układu oddechowego. Być może niektóre eikozanoidy posłużą wkrótce jako biomarkery. Niedawne doniesienia sugerują, iż oznaczenie poziomu Leuktorienu  E4 może być pomocne w diagnostyce np.: astmy z nadwrażliwością na aspirynę.

Według pańskich założeń w odnajdywaniu biomarkerów chorób układu oddechowego pomocne będą cząsteczki mikroRNA.

MiRNA to drobne, małe, niekodujące cząsteczki genomu. Nie przenoszą one materiału genetycznego, ale są w stanie regulować jego ekspresję. Jak dotąd odnaleziono, przebadano i przeanalizowano kilkaset miRNA. Wiadomo już na przykład, że jedna cząsteczka miRNA może regulować ekspresję różnych genów, ale również jeden gen może być regulowany przez kilka różnych miRNA. Wiadomo, że fenotyp organizmu czy jednostki chorobowej nie wynika tylko z uwarunkowań genetycznych. Istotny wpływ na ukształtowanie się fenotypu mają też mechanizmy regulacji ekspresji genów. Z kolei na mechanizmy te wpływa szereg czynników, choćby środowiskowych. Prosty przykład: ryzyko rozwoju astmy oskrzelowej u dziecka kobiety, która paliła tytoń podczas ciąży jest znacznie większe niż u dziecka kobiety niepalącej. Istnieją sugestie, że pośrednio, poprzez regulację ekspresji materiału genetycznego można wpływać na fenotyp jednostek chorobowych. MiRNA są jednymi z cząsteczek, które wydają się odgrywać w tym przypadku dużą rolę. Z roku na rok ukazuje się coraz więcej prac naukowych opisujących potencjalną rolę tych cząsteczek w diagnostyce i leczeniu różnych schorzeń. Dotyczy to wielu chorób, szczególnie nowotworowych, w tym również chorób układu oddechowego.

Jakie etapy pracy czekają Pana zgodnie z tym właśnie obszarem badawczym?

W zależności od celów szczegółowych całego projektu praca będzie podzielona na kilka etapów. Na początku zbierzemy informacje na temat tych cząsteczek miRNA, które już zidentyfikowano i zbadano, po czym sprawdzimy czy pojawiły się sugestie, że któreś z nich mogą mieć znaczenie jako biomarker. Chcemy skorelować wszelkie dostępne informacje i zebrać do badań odpowiednie grupy pacjentów. Na chwilę obecną już posiadamy pochodzącą z badań europejskich bazę próbek pobranych od pacjentów z ciężką astmą, z astmą umiarkowaną i z POChP. Chcemy zbadać korelację obecności niektórych miRNA ze stopniem ciężkości choroby i z czasem jej trwania. Sprawdzimy również czy ekspresja i poziom tych cząsteczek w organizmie zmienia się w zależności od stosowanych leków. W innym etapie projektu zbadamy czy cząstki miRNA są stabilne i oznaczalne w tych samych proporcjach w długim okresie obserwacji. Chcemy również zebrać materiał od innych grup pacjentów — w planach są nowotwory płuc, nowotwory krtani, przewlekłe zapalenie zatok, astma u dzieci czy sarkoidoza.

Konkurs „Celuj w Innowacje” poszukiwał aplikacyjnych projektów. Jaka jest aplikacyjność pańskich badań?

Dokładne opisanie roli jaką odgrywają cząsteczki miRNA umożliwi lepsze poznanie patomechanizmów chorób. Być może niektóre miRNA będą stosowane właśnie jako biomarkery, a charakterystyczny układ kilku lub kilkunastu cząsteczek miRNA, okaże się typowy dla konkretnej jednostki chorobowej lub pozwoli na wczesne rozpoznanie lub ocenę stopnia ciężkości choroby. Największy potencjał wykorzystania miRNA drzemie w diagnostyce. MiRNA można oznaczyć niemal we wszystkich płynach ustrojowych. Wiadomo, że w praktyce klinicznej najłatwiejszym do pobrania materiałem badawczym jest surowica. Prawdopodobnie więc będzie można zastosować oznaczenie miRNA w surowicy pacjenta dla potwierdzenia diagnozy, bądź dla wykluczenia przyczyn danej choroby. Daje to też dużo potencjalnych możliwości w określeniu lekowrażliwości w niektórych podtypach chorób. Warto też zwrócić uwagę na antagomiry. Są to cząsteczki, które wpływają na funkcje miRNA. Być może w przyszłości, dzięki wykorzystaniu odpowiednich miRNA i antagomirów będzie można wpływać na ekspresję konkretnych genów odpowiedzialnych za patogenezę w danych jednostkach chorobowych. Na modelach zwierzęcych wykazano już, że coś takiego jest możliwe. Badania te dają nadzieję na nowe leki w obszarach terapeutycznych, w których  w chwili obecnej nie radzimy sobie najlepiej np.: w nowotworach płuc.

Dr Maciej Kupczyk odbiera główną nagrodę Konkursu "Celuj w Innowacje" z rąk prezesa spółki Celon Pharma Macieja Wieczorka (zdjęcie dzięki uprzejmości On Board PR)

Jest Pan  laureatem  pierwszej edycji konkursu Celuj w Innowacje. Jak ocenia Pan tę inicjatywę?

Uważam, że należy pogratulować pomysłu zarządowi firmy Celon Pharma.  Bez wątpienia każda współpraca przemysłu farmaceutycznego ze środowiskiem akademickim powinna być doceniona. Niestety w Polsce nie jest to tak powszechne jak w innych krajach na zachodzie. Musimy nauczyć się jak efektywnie współpracować, a z pewnością przyniesie to obopólne korzyści. Środowisko akademickie jest za bardzo skoncentrowane na naukach podstawowych, które często mają ograniczone zastosowanie praktyczne. Z drugiej strony branża farmaceutyczna jest za bardzo skoncentrowana nad poszukiwaniem konkretnych cząsteczek o potencjale terapeutycznym. W Polsce brakuje „złotego środka”, czyli przedsięwzięcia łączącego możliwości, potrzeby i specjalności tych dwóch światów. Kilka lat temu podobne rozmowy toczyły się na poziomie europejskim. Zauważono, że brakuje platformy współpracy pomiędzy firmami farmaceutycznymi a ośrodkami akademickimi. W odpowiedzi na ten problem utworzono program Innovative Medicine Initiative. Jednym z projektów prowadzonych w ramach IMI jest wielkie europejskie badanie w kierunku poszukiwań biomarkerów dróg oddechowych. Dzięki tej inicjatywie zidentyfikowano wspólne cele zarówno przedsiębiorców, jak i ośrodków uniwersyteckich, podjęto szeroką współpracę, a wszystko z korzyścią dla pacjentów. Żyjemy w erze dużych międzynarodowych projektów i wieloośrodkowej współpracy, która da dobre efekty w praktyce. Myślę, że konkurs „Celuj w Innowacje” wprowadzi nową jakość w dialog przemysłu farmaceutycznego i naukowców i pomoże wypracować efektywne mechanizmy wzajemnej współpracy.

Dziękuję za rozmowę

Rozmawiał red. Tomasz Sznerch

pomoc w przygotowaniu transkryptu rozmowy - Dominika Michalak