Fot. Dr Kalina Andrysiak, źródło: materiały prasowe

Dystrofia mięśniowa Duchenne’a jest rzadką chorobą genetyczną, dziedziczoną w sposób recesywny, sprzężony z chromosomem X. W większości przypadków przekazywana jest dziecku przez matkę, która jest nosicielką mutacji. Choroba charakteryzuje się brakiem dystrofiny – białka, które jest odpowiedzialne za budowę i prawidłową pracę komórek mięśniowych. Skutkiem jest zanik i niedowład mięśni – nie tylko tych, odpowiedzialnych za poruszanie się, ale także proces oddychania. Z czasem dochodzi również do wystąpienia kardiomiopatii, czyli dysfunkcji mięśnia sercowego, która stanowi główną przyczynę śmierci pacjentów. Objawy DMD pojawiają się na ogół między 3. a 5. rokiem życia, a o jej rozwoju mogą świadczyć: osłabienie mięśni kończyn dolnych, „kaczy” chód, trudności we wstawaniu i wchodzeniu po schodach czy przerost łydek. Skutkiem choroby jest uszkodzenie narządów, a pacjenci często wymagają skoordynowanej opieki kilkunastu lekarzy różnych specjalności, m.in. pediatry, neurologa, kardiologa i ortopedy, a także codziennej rehabilitacji. W czasie choroby sprawność tracą nieodwracalnie kolejne grupy mięśni i konieczna staje się całodobowa opieka. Niestety choroba na ogół kończy się śmiercią pacjentów przed ukończeniem 30. roku życia.

Leczenie dystrofii mięśniowej Duchenne’a

Podczas leczenia choroby specjaliści najczęściej skupiają się na przedłużeniu okresu sprawności oraz poprawie jakości życia i samopoczucia pacjentów. Cały czas jednak prowadzone są badania, mające na celu bliższe poznanie mechanizmów tej choroby i opracowanie nowych strategii terapeutycznych. Dystrofię mięśniową Duchenne’a bada m.in. dr Kalina Andrysiak, która w pracy naukowej wykorzystuje technologię ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (hiPSC) oraz system edycji genów CRISPR/Cas9. – Celem moich badań jest poznanie molekularnych mechanizmów, odpowiadających za rozwój kardiomiopatii, występującej u pacjentów z DMD. Możliwość zajmowania się tak ważnym tematem w mojej pracy naukowej jest dla mnie niesamowitą motywacją. Dzięki zastosowaniu nowoczesnych narzędzi biologii molekularnej i inżynierii genetycznej w warunkach laboratoryjnych mogę testować potencjalne strategie terapeutyczne. Chciałabym, aby w przyszłości wyniki mojej pracy przyczyniły się do opracowania skutecznych metod leczenia tej choroby – mówi dr Kalina Andrysiak.

Ze względu na to, że niemożliwe jest uzyskanie biopsji mięśnia sercowego do badań laboratoryjnych, dr Kalina Andrysiak wykorzystuje technologię ludzkich indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych. Komórki te mogą być uzyskane zarówno od pacjentów z DMD, jak i zdrowych dawców, natomiast obecnie tzw. złotym standardem jest wykorzystanie linii izogenicznych, czyli komórek różniących się wyłącznie brakiem lub obecnością danej mutacji, przy zachowaniu tego samego tła genetycznego. Takie linie przygotowuje się poprzez zastosowanie systemu edycji genów CRISPR/Cas9, który pozwala na wprowadzenie lub naprawę mutacji w badanym genie. Następnie z komórek tych uzyskiwane są kardiomiocyty (hiPSC-CM) – komórki mięśnia sercowego, odpowiedzialne za jego kurczliwość. Dalej są one poddawane dokładnym analizom molekularnym i funkcjonalnym, pozwalającym na określenie, które zaburzenia mogą mieć istotny wpływ na rozwój choroby. Z uwagi na to, że celem badań było zidentyfikowanie nowych znaczników rozwoju kardiomiopatii w DMD, kardiomiocyty kontrolne oraz pozbawione dystrofiny poddano globalnym analizom transkryptomowym i proteomowym, które pozwoliły na określenie poziomu wszystkich genów i białek w tych komórkach oraz wyznaczenie zmian, będących wynikiem obecności mutacji. Na podstawie tych eksperymentów udało się zidentyfikować nieopisaną wcześniej w tym kontekście ścieżkę molekularną, która po przeprowadzeniu dokładnych analiz okazała się ważna z punktu widzenia rozwoju kardiomiopatii w DMD, a wyniki tych badań są przedmiotem przygotowywanej publikacji naukowej.

Dr Andrysiak zajmuje się również badaniem właściwości elektrofizjologicznych kardiomiocytów dystroficznych. Koncentruje się na roli utrofiny – białka podobnego do dystrofiny pod względem struktury i funkcji. Jest ono obecne u ludzi na etapie życia płodowego, a później jego rola zastępowana jest przez dystrofinę. Wyniki badań pokazały, że komórki pozbawione dystrofiny posiadają znacząco zaburzone właściwości elektrofizjologiczne, a efekt ten jest jeszcze bardziej nasilony w komórkach dodatkowo pozbawionych utrofiny, co sugeruje kompensacyjną rolę tego białka w tych komórkach dystroficznych. W następnym etapie badaczka przygotowała system oparty o technologię CRISPR/dCas9 oraz wektory wirusowe AAV do aktywacji utrofiny w kardiomiocytach dystroficznych. W ramach tych badań zamierza zweryfikować, czy zwiększenie poziomu utrofiny w tych komórkach poprawi ich właściwości i przyniesie skutek terapeutyczny.