Znajdź zawartość

Heparyna to jeden z najczęściej używanych leków. Ten silny antykoagulant zapobiega zakrzepom, ma więc bardzo szerokie zastosowanie w lecznictwie. Heparynę na skalę przemysłową wytwarza się ze śluzówki jelit świń. W 2008 roku w samych tylko Stanach Zjednoczonych zmarło ponad 80, a uszczerbek na zdrowiu poniosło niemal 800 osób, gdy producentom heparyny dostarczono z Chin podrobione półprodukty do jej wytwarzania. Znacznie lepszą metodą wytwarzania heparyny byłaby jej biosynteza w laboratorium. Warto byłoby powtórzyć historię produkcji insuliny, którą jeszcze 70 lat temu pozyskiwano z świńskich trzustek. Z 4,5 tony trzustek udawało się uzyskać 0,5 kg insuliny. Obecnie insulina powstaje w laboratoriach, gdzie produkują ja genetycznie zmodyfikowane bakterie. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego (UCSD) poinformowali właśnie, że przybliżyli się do masowej produkcji heparyny w warunkach laboratoryjnych. Udało się im bowiem zidentyfikować kluczowy gen – ZNF263 (białko palca cynkowego 263) – biorący udział w biosyntezie heparyny. Uważają oni, że ZNF263 jest kluczem do wykorzystania genetycznie zmodyfikowanych linii komórkowych do laboratoryjnej produkcji heparyny na skalę przemysłową. Kluczem, który pozwoli na kontrolowanie przebiegu całego procesu. Heparyna jest uzyskiwana z siarczanu heparanu uzyskiwanego ze źródeł zwierzęcych, głownie z komórek tucznych świńskiej błony śluzowej. Enzymy wykorzystywane w biosyntezie heparyny są identyczne z siarczanem heparanu, jednak nie rozumiemy czynników regulujących te enzymy, stwierdzili autorzy odkrycia. Przyjrzeli się zatem regionom promotorowym wszystkich genów i odkryli, że główną rolę odgrywa ZNF263. Okazało się, że jest on odpowiedzialny za aktywność dwóch kluczowych enzymów nadających heparynie tak pożądane właściwości – HS3ST1 i SH3ST3A1. Odkrycie to wskazuje nam na nowy czynnik regulujący modyfikację siarczanu heparyny, który może pozwolić nam na wytwarzanie heparyny w liniach komórkowych. Chcąc potwierdzić swoje spostrzeżenia, naukowcy zmienili ZNF263 w tych ludzkich komórkach, które normalnie nie wytwarzają heparyny. Zauważyli, że siarczan heparanu, które komórki te wytwarzają, również uległ zmianie i wykazuje właściwości podobne do heparyny. Zdaniem uczonych z UCSD ZNF263 jest aktywnym represorem biosyntezy heparyny w większości komórek, natomiast komórki tuczne mogą ją wytwarzać, gdyż aktywność ZNF263 jest w nich stłumiona. « powrót do artykułu

Utrata pamięci i funkcji poznawczych u osób po wstrząsie septycznym to wynik działania cukru, który w przebiegu wstrząsu jest uwalniany do krwiobiegu i dostaje się do mózgu. Ten cukier dostaje się do hipokampa, w którym nie powinien się znajdować - podkreśla Robert Linhardt, profesor biokatalizy oraz inżynierii metabolicznej z Rensselaer Polytechnic Institute. Uważamy, że to prowadzi do przebudowy obwodów tej struktury i powoduje utratę pamięci. Obwody neuronalne są [...] uszkadzane albo nieprawidłowo łączone. Wstrząs septyczny to forma sepsy, czyli specyficznej reakcji organizmu na zakażenie. Jak podkreślają Amerykanie, 1/3 osób hospitalizowanych z powodu sepsy przejdzie wstrząs septyczny, z czego połowa umrze. W 2016 r. zespół, w którego skład wchodził m.in. Linhardt, opracował prosty, ale bardzo dokładny test pozwalający stwierdzić, czy pacjent we wstrząsie septycznym wyzdrowieje, czy umrze. Test z moczu pozwala ustalić stężenie glikozaminoglikanów (GAG), czyli polisacharydów, które zwykle powlekają komórki wyściełające naczynia krwionośne oraz inne powierzchnie w organizmie. Podczas wstrząsu septycznego ciało "zrzuca" fragmenty tych wielocukrów. Naukowcy zauważyli, że wyższe ich poziomy są prognostykiem śmierci. W dalszej kolejności ekipa postanowiła sprawdzić, czy istnieje związek między tymi wielocukrami i starzeniem umysłowym występującym po wstrząsie. Badanie, którego wyniki ukazały się w lutowym wydaniu Journal of Clinical Investigations, wykazało, że w czasie wstrząsu septycznego fragmenty pewnego glikozaminoglikanu - siarczanu heparanu - pokonywały barierę krew-mózg i dostawały się do hipokampa, regionu mózgu kluczowego m.in. dla funkcji pamięciowych. Dowody wskazywały, że siarczan heparanu może się wiązać z neurotroficznym czynnikiem pochodzenia mózgowego (ang. brain-derived neurotrophic factor, BDNF), który odgrywa kluczową rolę w hipokampalnym długotrwałym wzmocnieniu synaptycznym (ang. long-term potentation, LTP), a więc procesie odpowiedzialnym za tworzenie pamięci przestrzennej. Naukowcy stwierdzili także, że wyższa zawartość siarczanu heparanu w osoczu pacjentów przyjętych na oddział intensywnej opieki medycznej poprzedzała problemy poznawcze wykrywane 2 tygodnie po wypisie. By zyskać całkowitą pewność, Amerykanie chcieli jednak udokumentować losy siarczanu heparanu. By dobrze go "widzieć" w morzu innych cukrów z krwiobiegu, zespół Linhardta musiał zsyntetyzować siarczan heparanu oznakowany stabilnym izotopem węgla. Później wystarczyło przetestować postawioną hipotezę. Badania prowadzono na myszach. Okazało się, że u zdrowych gryzoni w ciągu 20 min 100% oznakowanego siarczanu ulegało wydaleniu z moczem. Nic nie trafiało do mózgu. U myszy ze wstrząsem niewielkie ilości otagowanego siarczanu trafiały jednak do hipokampa. Teraz znamy przyczynę problemów poznawczych związanych ze wstrząsem. To nam daje jasno określony cel terapeutyczny; potrzebujemy czegoś, co wiąże się z cukrem i go usuwa albo enzymu, który przekształca glikozaminoglikan w związek nieuszkadzający funkcji poznawczych. « powrót do artykułu