Artykuł przygotowany na podstawie rozmowy z prof. dr hab. Urszula Wojdą, Kierownikiem Laboratorium Badań Przedklinicznych o Podwyższonym Standardzie Centrum Neurobiologii Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

Trudny orzech do zgryzienia

Schorzenia takie jak choroba Alzheimera czy choroba Parkinsona są związane z procesami starzenia, a ryzyko ich wystąpienia wzrasta wraz z wiekiem. Ze względu na demograficzne starzenie się społeczeństwa, stanowi to coraz większy problem. „Obecnie żyje około 44mln ludzi ze zdiagnozowaną chorobą Alzheimera, a ta liczba gwałtownie wzrasta. Za 20 lat może ulec podwojeniu.” – mówi prof. Urszula Wojda, kierownik Laboratorium Badań Przedklinicznych o Podwyższonym Standardzie Centrum Neurobiologii Instytutu Nenckiego. „Roczny koszt leczenia tej przypadłości wynosi 600 mld dolarów, zatem jest to problem zarówno medyczny, jak i ekonomiczny.” – dodaje.

Choroba Alzheimera stanowi także niezwykle duże wyzwanie dla naukowców. Jest ona schorzeniem chronicznym, którego etiologii nie jesteśmy w stanie całkowicie wyjaśnić. To właśnie ten fakt może być przyczyną braku skutecznej terapii. Obecnie wykorzystywane są jedynie leki objawowe, które  łagodzą negatywne skutki przebiegu choroby. Nie są one w stanie zlikwidować przyczyny jej występowania.

Dwa białka siejące spustoszenie

Postać kliniczna choroby Alzheimera objawia się odkładaniem na zewnątrz komórek nerwowych peptydu tworzącego agregaty – beta-amyloidu.  Z kolei hiperfosforylowane białko tau akumuluje się wewnątrz neuronów powodując dezintegrację mikrotubul. Można zatem wyróżnić dwie charakterystyczne zmiany występujące w mózgu osoby z chorobą Alzheimera: blaszki starcze oraz zwyrodnienia neurofibrylarne neuronów powodowane odpowiednio przez wspomniane wcześniej białka. Pełnią one zapewne rolę w indukcji śmierci komórek nerwowych oraz zaburzeniu pracy połączeń synaptycznych. Z tego względu choroba Alzheimera charakteryzuje się utratą neuronów i synaps kory mózgu oraz określonych regionów podkorowych. To z kolei objawia się u pacjentów trudnościami z przypomnieniem niektórych zdarzeń, splątaniem, trudnościami z mową oraz agresją.

„W ciągu ostatnich lat opracowano i testowano w klinice szereg leków zwalczających zarówno złogi beta-amyloidu, jak i białka tau. Niestety, w próbach klinicznych leki zwalczające złogi amyloidowe nie zdały egzaminu. Wskazuje to na konieczność  innego spojrzenia na przyczyny tej choroby. Musimy też nauczyć się wcześnie ją wykrywać, zanim pojawią się w mózgu agregaty wymienionych wcześniej białek.” – dodaje prof. Wojda.

Na ratunek wspomnieniom

W pierwszej połowie 2014 roku uruchomiona została Pracownia Badań Przedklinicznych o Podwyższonym Standardzie, która jest jednym z pięciu laboratoriów środowiskowych znajdujących się w Centrum Neurobiologii Instytutu Nenckiego. Prowadzi ona działalność zarówno naukową, jak i środowiskową. Oznacza to, że obok prac badawczych, realizowane są tutaj zlecenia komercyjne dla naukowców pracujących w Instytucie Nenckiego, zewnętrznych laboratoriów oraz firm z różnych stron Polski i świata.

Zespół naukowców kierowany przez prof. Wojdę w najbliższych latach skupi się na poznaniu przyczyn występowania chorób neurodegeneracyjnych, a w szczególności choroby Alzheimera. Aby tego dokonać naukowcy ci postanowili zbadać, jak wcześnie można wykryć w mózgu oraz w komórkach obwodowych (np. limfocytach krwi) zmiany poziomu ekspresji białek regulujących cykl komórkowy. Ma to bowiem niebagatelne znaczenie – tego typu modyfikacje zachodzą w neuronach mózgu pacjentów cierpiących na chorobę Alzheimera. Naukowcy chcą sprawdzić, jak wcześnie można je wykryć. Choroba Alzheimera przez wiele lat może występować w stadium utajonym, dlatego takie analizy przyczynią się do dokładniejszego poznania powodów powstawania chorób neurodegeneracyjnych oraz stworzenia skuteczniejszych terapii.

Wykorzystywane podczas testów limfocyty są badane bezpośrednio po izolacji z krwi pacjenta,  bądź po ich unieśmiertelnieniu przy pomocy wirusów. Umożliwia to ich namnażanie i otrzymanie dużej ilości komórek. „W naszym laboratorium mamy doskonale wyposażone stanowisko do badań komórkowych, gdzie hodujemy linie limfocytów od pacjentów z choroba Alzheimera, jak również prowadzimy hodowle innych komórek, w tym wielu ludzkich linii nowotworowych. Warto wspomnieć, że jest to unikatowa w skali europejskiej kolekcja. Możemy obserwować limfocyty nie tylko z nadzieją na modelowanie choroby Alzheimera, ale także na poszukiwanie wczesnych jej markerów.” – mówi prof. Wojda.

Naukowcy pragną także uzyskać linie neuronów ludzkich hodowanych w warunkach in vitro. Pozwoli to na badanie tych komórek pod kątem zaburzeń cyklu komórkowego, sygnalizacji wapniowej, a także stanów zapalnych i stresu oksydacyjnego. Taka linia umożliwi śledzenie dynamiki procesów zachodzących w neuronach, a także testowanie związków terapeutycznych. „Badania leków i monitorowanie ich skuteczności jest ważnym elementem funkcjonowania naszej pracowni. Na bazie naszych doświadczeń badawczych budujemy ofertę środowiskową laboratorium. Przede wszystkim, specjalizujemy się w badaniach przedklinicznych, które pozwalają stwierdzić, czy dana substancja może wejść w fazę badań klinicznych” – podkreśla prof. Wojda. „Jest to nieodłączny element opracowywania nowych terapeutyków. Badania kliniczne są przeprowadzane z udziałem ludzi, dlatego przed podaniem nowego leku należy ograniczyć do minimum ryzyko występowania działań niepożądanych”.

Ponadto, w Pracowni Badań Przedklinicznych o Podwyższonym Standardzie prowadzone będą także prace dotyczące zaburzenia funkcjonowania białek sygnalizacji wapniowej, miRNA w limfocytach krwi, osoczu  i fibroblastach pacjentów, a także zmian w proliferowaniu komórek.

Co dwie głowy, to nie jedna

Zespół prof. Wojdy nie działa jednak sam. „Nauka to praca wielu osób o różnych specjalnościach, jest to wysiłek zespołowy.” – podkreśla badaczka. Z tego względu prowadzona jest współpraca z grupami naukowców z Ameryki, Włoch, Francji, Hiszpanii oraz innymi polskimi zespołami. Połączenie wiedzy z zakresu biologii molekularnej, genetyki i neuropsychologii być może pozwoli wyjaśnić prawdziwe przyczyny powstawania choroby Alzheimera.  

fot. Marcin Woś