Mimo że choroba Alzheimera dotyka coraz większą część naszego społeczeństwa, pierwotna przyczyna tego schorzenia nie jest znana. Wciąż brakuje też metod pozwalających na jej skuteczne wyleczenie. Wiele grup naukowców pracuje nad wyjaśnieniem skomplikowanego mechanizmu molekularnego, w celu zaprojektowania skutecznej terapii. Przeprowadzone dotychczas badania pokazują, że choroba Alzheimera charakteryzuje się utratą połączeń synaptycznych w obrębie określonych obszarów mózgu i nieprawidłowym odkładaniem złogów białek: wewnątrzkomórkowych splątków neurofibrylarnych (agregaty hiperfosforylowanego białka tau) i zewnątrzkomórkowych płytek amyloidowych (agregaty peptydów Aβ), które to zostały uznane za główny target w projektowaniu terapii. Jednakże ta konwencjonalna koncentracja tylko na hipotezie kaskady amyloidowej okazała się zbyt uproszczona, a większość metod, takich jak stosowanie przeciwciał kierunkowanych na agregaty amyloidu lub inhibitorów enzymów mających na celu modyfikację przetwarzania białka prekursora amyloidu (APP), nie poprawiły zdolności poznawczych pacjentów w badaniach klinicznych. Dlatego też konieczne jest rozszerzenie panelu targetów, a prościej mówiąc, należy spojrzeć szerzej na inne potencjalne przyczyny choroby, nie tylko na nieprawidłowo zagregowane białka, gdyż nie muszą być one przyczyną, ale skutkiem już rozpoczętego procesu chorobowego. Alternatywna strategia powinna uwzględniać także inne hipotezy choroby Alzheimera, takie jak hipotezę dyshomeostazy jonów metali w mózgu oraz hipotezę stresu oksydacyjnego. Zauważono, że poziom niezbędnych metali przejściowych, takich jak miedź i cynk, w mózgach osób chorych na AD jest znacznie rozregulowany, osiągając podwojone stężenia w mózgowych złogach amyloidowych w porównaniu z mózgami zdrowymi. Ponadto, jony metali wiążą się z peptydami Aβ, a kompleksacji tej towarzyszy wytwarzanie reaktywnych form tlenu odpowiedzialnych za oksydacyjne uszkodzenie lipidów, białek i DNA, a także za zanik funkcji mitochondriów, co ostatecznie prowadzi do śmierci neuronów.

Badaniami uwzględniającymi razem trzy wspomniane hipotezy choroby Alzheimera zajmuje się mgr inż. Ewelina Stefaniak, doktorantka w Instytucie Biochemii i Biofizyki Polskiej Akademii Nauk, pod kierunkiem prof. Wojciecha Bala. To kompleksowe podejście pozwoliło m.in. na określenie oddziaływań jonów miedzi z peptydami Aβ w obecności współwystępujących w szczelinie synaptycznej biomolekuł, takich jak:

a) metalotioneina –  białko odpowiadające za homeostazę miedzi,

b) białko Ctr1 – główny transporter jonów Cu do komórki,

c) glutation – potencjalny reduktor jonów Cu(II).

Weryfikacja, czy w obecności tych substancji peptydy Aβ nadal są zdolne do wiązania jonów miedzi i uczestnictwa w ich metabolizmie jest bardzo ważna zarówno z punktu widzenia neurotoksyczności Aβ w chorobie Alzheimera, jak i homeostazy miedzi w mózgu. 

Doktorantka Ewelina Stefaniak zawarła wyniki tych badań w ponad 11 publikacjach o zasięgu międzynarodowym i przedstawiła je na ponad 12 konferencjach naukowych, m.in. w Japonii, Singapurze, Nowej Zelandii czy Los Angeles. Podczas czterech lat studiów doktoranckich odbyła dwa półroczne staże: w USA i w Londynie, a także kilka krótszych wizyt, m.in. w Korei Południowej, Australii, Francji i Szkocji. Została także laureatem grantów PRELUDIUM i ETIUDA finansowanych przez Narodowe Centrum Nauki, a także grantu Fundacji Kościuszkowskiej. Jednak ten najbardziej konkurencyjny i prestiżowy otrzymała w tym roku. Jest nim „Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship”, indywidualny grant badawczy ufundowany przez Komisję Europejską w Brukseli. Bazując na swoich wynikach badań uzyskanych podczas doktoratu, a także biorąc pod uwagę wszystkie trzy przeważające hipotezy choroby Alzheimera: kaskady amyloidowej, jonów metali i stresu oksydacyjnego, doktorantka zaproponowała nową klasę wielofunkcyjnych substancji, które potencjalnie mogą stać się składnikiem tak oczekiwanego remedium na AD. Ich głównym zadaniem jest regulacja homeostazy metali w mózgu, zmniejszenie stresu oksydacyjnego w komórkach neuronalnych, hamowanie agregacji Aβ, zapewnienie działania przeciwzapalnego i ogólnej neuroprotekcji. To synergiczne, ale też nowatorskie podejście otwiera nowe horyzonty badawcze i daje możliwość na odkrycie potencjalnych kandydatów na leki w chorobie Alzheimera. Kompleksowe badania nad obiecującymi związkami zostaną przeprowadzone przez Ewelinę w Imperial College London podczas stażu podoktorskiego (post-doc).

Życzymy powodzenia!