Białko PCNA ma niebagatelne znaczenie dla funkcjonowania komórek eukariotycznych i archebakteryjnych. Jest jednym z kluczowych białek zaangażowanych w replikację DNA, jego naprawę a także regulację cyklu komórkowego. Brak funkcjonalnego PCNA uniemożliwia komórkom ich dalszą proliferację; właściwość tę można wykorzystać do opracowania nowej terapii przeciwnowotworowej.

Pierwsze doniesienia na temat PCNA pojawiły się ponad 30 lat temu. „Często porównuję PCNA do centrali telefonicznej, która łączy wielu abonentów. Przekładając to stwierdzenie na język biologii molekularnej – białko PCNA koordynuje pracę innych białek uczestniczących w replikacji i naprawie DNA. Bez niego podział komórki staje się niemożliwy” – tłumaczy dr Wojciech Strzałka, pracownik Zakładu Biotechnologii Roślin, Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego. Pozbawiając komórkę funkcjonalnego białka PCNA, uniemożliwiamy jej dalsze podziały, a upośledzając naprawę DNA doprowadzamy do jej śmierci. W związku z powyższym PCNA jest interesującym obiektem badawczym pod kątem wykorzystania w terapii przeciwnowotworowej.  Doktor Strzałka, laureat programu LIDER, razem ze swoim zespołem opracował cząsteczkę DNA (aptamer) wiążącą się specyficznie do ludzkiego białka PCNA. Obecnie trwają badania mające na celu sprawdzenie, czy ten aptamer może skutecznie hamować proliferację komórek nowotworowych oraz indukować ich śmierć.

Agent do zadań specjalnych

Pomysł ten powstał w toku prowadzonych wcześniej w Zakładzie Biotechnologii Roślin UJ badań nad PCNA, zestawionych z wynikami analiz obecnie stosowanych terapii antynowotworowych. Zablokowanie działania białka PCNA mogłoby stanowić terapię antynowotworową, która powinna być skuteczna względem każdego rodzaju komórek rakowych ulegających podziałom podczas wszystkich stadiów choroby. Metodę prawdziwie uniwersalną, ponieważ „jeśli komórki chcą się dzielić, potrzebują białka PCNA” – tłumaczy dr Strzałka. Droga od pomysłu do zastosowania opracowywanego aptameru jako leku jest bardzo daleka. Jak dotąd wiadomo, że badany aptamer wiąże się specyficznie do PCNA natomiast nie ma jeszcze solidnych dowodów potwierdzających jego zdolność do blokowania tego białka w komórce. Obecnie analizowane są możliwości transportu aptameru do jądra komórkowego, gdzie działa PCNA. „Badamy różne linie komórkowe i sprawdzamy, czy po dodaniu aptameru będą one mogły dalej się namnażać, czy też zahamowane zostaną ich podziały lub nastąpi indukcja apoptozy”.

Od PCNA do chromatografii powinowactwa

W trakcie prowadzonych badań opracowany został również aptamer DNA specyficznie i odwracalnie wiążący metkę histydynową. Przeprowadzone analizy wykazały, że może on być z powodzeniem stosowany do oczyszczania białek rekombinowanych zawierających tę metkę, co stanowiłoby alternatywę dla technologii wykorzystującej złoża chromatograficzne z odpowiednimi jonami metali. Obecnie dr Strzałka wraz z pracownikami CITTRU próbują znaleźć partnera biznesowego, który byłby zainteresowany komercyjnym wdrożeniem tego wynalazku.

Patent na życie

Wynalazienie aptameru wiążącego metkę histydynową zostało już zgłoszone do Urzędu Patentowego RP. Obecnie trwają przygotowania do objęcia go międzynarodową ochroną patentową. Jak zaznacza kierownik projektu, „skomercjalizowanie tego jednego wynalazku może być trudne, jednak gdyby udało nam się opracować dodatkowe aptamery skierowane przeciwko innym metekom, wówczas szanse na ich komercjalizację byłyby dużo większe.” Zanim to jednak nastąpi należy dopracować np.  złoże chromatograficzne zawierające odkryty aptamer, które mogłoby być wykorzystane do oczyszczania białek rekombinowanych.

Wszystko jest na dobrej drodze, ale…

W Polsce finansowanie badań podstawowych ukierunkowanych na identyfikację nowych cząsteczek o potencjale terapeutycznym pokrywa przede wszystkim koszt opracowania cząsteczki i przebadania jej w układzie in vitro. W związku z tym „badania kończą się zazwyczaj na liniach komórkowych, a jeśli mamy odrobinę szczęścia – na zwierzętach” – dodaje dr Strzałka. Dalsze przeprowadzanie testów i osiągnięcie stadium końcowego jest niemożliwe bez udziału wielkich koncernów. „W polskich realiach zwykle realizuje się następujący model: firma, która zajmuje się poszukiwaniem cząsteczek przeciwnowotworowych, doprowadza badania do pewnego poziomu, a jeżeli wyniki są obiecujące sprzedaje pomysł koncernom międzynarodowym posiadającym pieniądze na dalsze badania i wdrożenie produktu do wykorzystania klinicznego”. „Na rynku life science, na którym działamy odnalezienie firmy - partnera biznesowego zainteresowanego wdrożeniem wynalazku nie jest proste. Proces rozwoju wynalazku i jego ostateczna komercjalizacja wiąże się z wysokimi kosztami, często nieosiągalnymi dla polskich firm” – dodaje dr Strzałka. Z kolei inwestorzy zagraniczni nie zawsze są zainteresowani pomysłami opracowywanymi przez naukowców pracujących na uczelniach, ponieważ bazując na swoim potencjale badawczo-rozwojowym, mogą wdrażać swoje pomysły, jednocześnie nie będąc zobowiązani umowami z zewnętrznymi jednostkami. W sukurs wynalazcom przychodzą centra transferu technologii, takie jak m.in. CITTRU, co zwiększa szanse na znalezienie partnera biznesowego.

Zainteresowania zawodowe dr. Wojciecha Strzałki dotyczą procesów replikacji i naprawy DNA, regulacji cyklu komórkowego, a także szeroko pojętej biotechnologii, w tym aplikacyjnego wykorzystania aptamerów DNA. W wolnym czasie najchętniej podróżuje i aktywnie wypoczywa.

Artykuł powstał na podstawie rozmowy z dr Wojciechem Strzałką, który prowadzi badania naukowe w Zakładzie Biotechnologii Roślin Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego.