W Unii Europejskiej choroba jest określana jako rzadka, jeśli dotyka do 5 na 10 000 osób. To wydaje się niewiele, jeśli jednak weźmiemy pod uwagę, że liczba chorób rzadkich przekracza 8 tys., to faktycznie dotyczą one aż 6-8% populacji. Cechą charakterystyczną chorób rzadkich jest przewlekły i często ciężki przebieg. Schorzenia tego typu w około połowie przypadków ujawnia się w wieku dziecięcym. Według szacunków większość z nich warunkowana jest genetycznie (80%). Pozostałe 20% chorób rzadkich rozwija się na skutek przebycia infekcji lub alergii, jest efektem działania czynników środowiskowych, zaburzeń układu odpornościowego czy proliferacji komórek [2].

Wkład prac polskiej badaczki

Wyniki pracy badawczej mgr inż. Elżbiety Wątor z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, stypendystki 23. edycji programu L'Oréal-UNESCO dla Kobiet i Nauki, mogą znacząco poszerzyć naszą wiedzę nt. metod leczenia chorób rzadkich. Mgr inż. Elżbieta Wątor w swoich badaniach zajmuje się hypuzynacją (unikalną modyfikacją, której ulega aminokwas – lizyna, wyłącznie w jednym z białek uczestniczących w regulacji procesu biosyntezy białka). Co ciekawe, pomimo tak rzadkiego występowania, komórki stosują wieloskładnikowy szlak syntezy tej modyfikacji, obejmujący dwa dedykowane enzymy, co podkreśla istotność hypuzynacji. Nadmiar tej modyfikacji często występuje w komórkach nowotworowych. Jej niedostatek z kolei sprawia, że komórki nie mogą prawidłowo się rozwijać i często jest obserwowany przy schorzeniach neurorozwojowych.

Zmodyfikowane, posiadające hypuzynę białko eIF5A jest niezbędne dla prawidłowego przebiegu wielu istotnych procesów komórkowych, takich jak wzrost komórki i jej podział. W ostatnich latach zidentyfikowano serię mutacji u pacjentów prowadzących do nieprawidłowości w szlaku syntezy hypuzyny. Choć zaburzenie to jest bardzo rzadkie, manifestuje się ono u pacjentów szerokim spektrum objawów klinicznych. Badania mgr Wątor skupiały się na pierwszym etapie hypuzynacji, zarówno na jego prawidłowym przebiegu, jak i wpływie mutacji na strukturę i aktywność enzymatyczną syntazy deoksyhypuzyny (DHS). Naukowcy, opisując strukturę atomową kompleksu białek eIF5A i DHS, odpowiedzieli na pytanie, w jaki sposób tylko jeden konkretny aminokwas, tj. lizyna, w białku eIF5A jest modyfikowany do hypuzyny? Wskazali elementy kluczowe dla prawidłowego przebiegu procesu, a także wyjaśnili przyczyny inaktywacji DHS na skutek mutacji punktowych w kodującym je genie. Przy użyciu technik biologii strukturalnej, takich jak krystalografia makromolekularna czy kriomikroskopia elektronowa, możliwe jest uchwycenie mechanizmu działania biomolekuł, a zrozumienie mechanizmu działania enzymu jest kluczowym etapem na drodze do jego kontroli. Dalsze badania będą ukierunkowane z jednej strony na identyfikację inhibitorów, mogących mieć zastosowanie wspomagające w leczeniu nowotworów, z drugiej zaś – poszukiwanie mechanizmów aktywujących DHS. 

– Równowaga w procesie hypuzynacji wydaje się istotna z klinicznego punktu widzenia. Na co dzień badam, jak ten proces jest inicjowany, jak się odbywa i jakie są mechanizmy jego regulacji tak, by później móc go odtworzyć i na niego wpływać. To z kolei będzie miało realne przełożenie na projektowanie nowych leków – mówi mgr inż. Elżbieta Wątor. Przeprowadzone przez zespół, którego członkinią jest Wątor, analizy biochemiczne i biofizyczne uzupełniły oraz zweryfikowały obserwacje uzyskane na podstawie wcześniejszych badań strukturalnych i pozwoliły na zaproponowanie mechanizmów powodujących utratę aktywności białka DHS związaną z tzw. syndromem niedoboru DHS – rzadką chorobą o podłożu genetycznym. – W biologii strukturalnej fascynuje mnie to, że dzięki naszym badaniom możemy realnie pokazać, jak dany proces przebiega albo dlaczego dany proces działa nieprawidłowo, np. w przypadku mutacji genetycznych powodujących obniżenie aktywności danego białka. Dziedzina badań, którą się zajmuję, daje możliwość dopasowania niewielkiego elementu wiedzy do ogromnej układanki zagadek życia, a to źródło największej satysfakcji – dodaje mgr inż. Elżbieta Wątor.

Problemy z leczeniem chorób rzadkich

Proces właściwego zdiagnozowania choroby rzadkiej jest często bardzo trudny i złożony, przez co może trwać nawet wiele lat. Pacjenci mają wykonywane niewłaściwe badania, są odsyłani do kolejnych lekarzy przez trudności w rozpoznawaniu symptomów choroby, przechodzą przez szereg medycznych procedur, a to wszystko sprawia, że ich stan zdrowia ulega pogorszeniu. Dodatkowo choroby rzadkie często współistnieją z niepełnosprawnością fizyczną i/lub intelektualną, co skutkuje tym, że kontakt z pacjentem może być ograniczony, a przez to diagnoza – jeszcze trudniejsza. Należy również podkreślić, że koszty leczenia chorób rzadkich są najczęściej bardzo wysokie, a fakt ten rodzi kolejne problemy – ekonomiczne i społeczne. Rodziny z kryzysami zdrowotnymi i finansowymi narażone są na zwiększone ryzyko rozpadu oraz izolacji społecznej [3]. Nadzieją dla pacjentów zmagających się z chorobami rzadkimi jest więc przede wszystkim interdyscyplinarne podejście oraz dostęp do najnowszych technologii medycznych [4], co stanowi niewątpliwe wyzwanie dla systemu opieki zdrowotnej. W obliczu szybko rozpoznawanych nowych chorób rzadkich i problemów z ich zdiagnozowaniem kluczowe jest poszukiwanie innowacyjnych terapii i form leczenia klinicznego, które mogą wpłynąć na poprawę zdrowia pacjentów i efektywniejszą diagnozę.