Znajdź zawartość

Seria modyfikacji genetycznych pozwoliła na uzyskanie nowej formy czynnika VIII - białka, którego niedostateczne wytwarzanie jest odpowiedzialne za rozwój hemofilii typu I. "Poprawione" białko wykazuje szereg cech, dzięki którym może ono stać się lekiem znacznie skuteczniejszym od stosowanego dotychczas odpowiednika identycznego z naturalnym. Obecnie najczęściej stosowanym lekiem przeciwko hemofilii typu I jest tzw. rekombinowany (wytwarzany in vitro dzięki metodom inżynierii genetycznej) czynnik VIII, lecz nawet on, pomimo idealnej zgodności z naturalnym odpowiednikiem, ma swoje wady. U jednej czwartej leczonych nim pacjentów dochodzi do poważnych reakcji immunologicznych, zaś nawet w przypadku powodzenia terapii jest ona niezmiernie droga. Czynnik VIII jest jedną z protein uczestniczących w tzw. kaskadzie krzepnięcia. Jest to grupa białek, które reagują na uszkodzenie tkanki i uruchamiają biochemiczną "reakcję łańcuchową", której efektem jest powstanie skrzepu zapobiegającego ucieczce krwi z naczyń. U osób z hemofilią typu I czynnik VIII jest wytwarzany w zbyt małej ilości lub nie powstaje on w ogóle, przez co dochodzi u nich do masywnych, często także samoistnych krwawień. Badana proteina zawiera aż 2300 ułożonych w łańcuch podjednostek, zwanych aminokwasami. Są one podzielone na tzw. domeny, czyli ugrupowania pełniące poszczególne funkcje charakterystyczne dla danej proteiny. Jak się okazało, dla ulepszenia terapeutycznych właściwości transgenicznego czynnika VIII kluczowe są aminokwasy leżące nie w samych domenach, lecz w miejscach połączenia pomiędzy nimi. Naszym celem jest poprawienie natury dzięki uzyskaniu wzbogaconego czynnika VIII, który byłby lepszy od proteiny obecnej w organizmach zdrowych osobników - ujawnia ambitne cele eksperymentów dr Philip Fay z Centrum Medycznego Uniwersytetu Rochester, jeden z autorów nowej technologii. Badacz wyjaśnia przy tym specyfikę eksperymentu: bardziej aktywne formy [czynnika VIII] nie zdarzają się w naturze, gdyż powinny - teoretycznie - powodować nadmierne krzepnięcie krwi, blokowanie naczyń i ataku serca u osób, które byłyby bez tego zdrowe. U pacjentów z hemofilią jednak, zwiększona krzepliwość jest pożądana. Mimo to, staraliśmy się ingerować w strukturę białka tak delikatnie, jak to możliwe, ponieważ reakcja systemu odpornościowego jest tym bardziej prawdopodobna, im większe są zmiany. Przeprowadzony eksperyment wykazał, że wystarczy zamienić zaledwie trzy aminokwasy w całej strukturze czynnika VIII, by uzyskać niebagatelną poprawę jego właściwości. Opisywane modyfikacje pozwoliły na zwiększenie stabilności termicznej białka o 200 procent oraz oporności na czynniki chemiczne o 30 procent. Co więcej, obniżono - i to aż o ośmiokrotnie - prawdopodobieństwo niekontrolowanego rozpadu cząsteczki podczas modyfikacji związanych z aktywacją kaskady krzepnięcia. Łącznie opisywane "poprawki" pozwoliły na zwiększenie aż o 220% poziomu wytwarzania trombiny - jednego z ostatnich elementów kaskady krzepnięcia. Zdaniem dr. Faya podobne badania pozwolą na znaczne obniżenie kosztów leczenia hemofilii typu I oraz poprawę komfortu życia cierpiących na nią pacjentów. Bez wątpienia zespół z Rochester będzie więc szukał partnera biznesowego, który pomoże wprowadzić nową formę terapeutycznego białka na rynek.

To wielki przełom - tak Robert Singer, biolog z Albert Einstein Medical School w Nowym Jorku skomentował prace naukowców z firmy PTC Therapeutics. Opracowali oni bowiem lekarstwo, które powoduje, że zmutowane DNA produkuje prawidłowo zbudowane białka. Obecnie produkowane lekarstwa zmieniają aktywność takich protein, tak więc mamy tutaj do czynienia z nowatorskim rozwiązaniem problemu nieprawidłowej pracy DNA. Już w tej chwili wiadomo, że lek może przydać się przy leczeniu mukowiscydozy i niektórych rodzajów dystrofii mięśni. Mutacje genów są spotykane w licznych chorobach, stąd też wymuszenie na DNA produkcji prawidłowych białek może pomóc w terapii setek schorzeń. W początkowej fazie badań PTC skupiło się na dwóch chorobach - dystrofii mięśniowej Duchenne'a (DMD) i mukowiscydozie. Pierwsza z nich występuje rocznie u około 20 000 noworodków płci męskiej. Około 15% jej przypadków jest wywołana przedwczesnym występowaniem genetycznego sygnału zatrzymującego syntezę RNA. Cząsteczka białka powstająca w wyniku takiego procesu jest przeważnie niefunkcjonalna. Z kolei na mukowiscydozę zapada corocznie około 70 000 osób. Dotychczas nie istnieje żadne lekarstwo na DMD, a leki używane przy mukowiscydozie leczą objawy, a nie chorobę. Wstępne kliniczne testy leczenia obu chorób dały, jak mówi Brenda Wang z Cincinnati Children's Hospital Medical Center, niezwykle zachęcające wyniki. Biopsje przeprowadzone u pacjentów z DMD wykazały, że po podaniu leku u 50% małych pacjentów doszło do wytworzenia prawidłowych kopii dystrofiny, białka zapewniającego siłę mięśni. W DMD, wskutek wspomnianej wyżej mutacji genu, dystrofina w ogóle nie jest obecna w mięśniach. Z kolei pacjentom z mukowiscydozą brakuje białka CFTR, które jest odpowiedzialne za transport jonów chlorkowych przez błonę komórkową. Uczeni zauważyli, że gdy chorym podano nowy lek, prawidłowe kopie CFTR były produkowane w nabłonku nosa, który jest bardzo podobny do nabłonka płucnego. Ponadto lekarstwo aż o 30% zredukowało napady kaszlu. Dla pacjentów to olbrzymia ulga, gdyż chorzy z mukowiscydozą kaszlą średnio 600-1500 razy na dobę. PTC rozpoczęło właśnie zakrojone na szerszą skalę badania, którymi objęto 175 pacjentów z DMD w USA, Europie, Australii i Izraelu. W przyszłym roku podobnemu studium zostaną poddani chorzy na mukowiscydozę. Badania potrwają co najmniej rok i pozwolą stwierdzić, czy nowe lekarstwo poprawia stan pacjentów. W dotychczasowych testach skupiono się bowiem tylko na sprawdzeniu, czy doszło do wyprodukowania prawidłowych białek kodowanych przez zmutowane geny. Uczeni dowiedzą się również, czy lekarstwo jest na pewno bezpieczne. Jako że w przypadku DMD lek powoduje pominięcie przedwcześnie pojawiającego się w genie znaku stop, lekarze obawiają się, iż może dojść do pominięcia prawidłowo umiejscowionego znaku i powstanie zbyt długa proteina. Stuart Peltz, szef PTC, informuje, że w badaniach na zwierzętach lekarstwo dało obiecujące wyniki również w przypadku takich chorób jak zespół Retta, hemofilia czy guzy z mutacjami w tzw. genach supresorowych. Jego firma ma zamiar rozpocząć pierwsze testy z chorymi na hemofilię. Dodatkową zaletą nowego leku jest fakt, iż przyjmuje go się doustnie.

Specjaliści z College'u imienia Alberta Einsteina przy Uniwersytecie Yeshiva dokonali odkrycia, które ma szansę rozwiązać problem hemofilii, zwanej "chorobą królów". Badania, przeprowadzone dotychczas wyłącznie na zwierzętach, potwierdzają, że możliwe jest wyleczenie myszy z hemofilii A przez prosty przeszczep komórek nabłonka wątroby. Schorzenie to występuje u jednego na dziesięć tysięcy mężczyzn (u kobiet jest możliwe, choć niezwykle rzadkie), lecz największą sławę zapewniła mu obecność w rodzinach królewskich Wielkiej Brytanii i Rosji. Wszystkiemu winien jest defekt genu kodującego tzw. czynnik VIII, jedno z białek kluczowych dla procesu krzepnięcia krwi. W związku z niezdolnością organizmu do blokowania krwawienia, w przebiegu hemofilii występują długotrwałe, rozległe i trudne do zatrzymania krwawienia. Dotychczas jedyną skuteczną formą leczenia było podawanie preparatów czynnika VIII dożylnie. Metoda ta jest skuteczna, ale wymaga regularnego powtarzania zabiegu aż do końca życia chorego. Nowa technika terapeutyczna ma szansę wyleczyć chorego po dokonaniu pojedynczego przeszczepu. Zespół naukowców pod przewodnictwem dr. Sajeeva Gupty wykonał u myszy przeszczep komórek nabłonkowych wątroby od osobnika zdrowego do chorego na mysi odpowiednik hemofilii A. Dzięki eksperymentowi nie tylko wyleczono chorobę, lecz także rozwiązano spór naukowców dotyczący miejsca produkcji czynnika VIII w wątrobie. Od trzydziestu lat wiedzieliśmy, że czynnik VIII jest produkowany w wątrobie, lecz nikt nie znał dokładnego miejsca jego syntezy - mówi dr Gupta. Dodaje: Zakładano, że produkowany jest przez hepatocyty - komórki odpowiadające za większość funkcji wykonywanych przez wątrobę, stanowiące także większość jej masy. Nasze badania wykazały jednak, że głównym źródłem czynnika VIII są komórki nabłonkowe wyściełające zatoki - miejsca rozszerzenia naczyń krwionośnych, w których krew znacznie spowalnia swój przepływ. Odkrycie to było wstępem do podjęcia próby przeszczepu komórek wątroby w celu umożliwienia produkcji czynnika VIII przez myszy, których własne komórki nie były w stanie wytworzyć funkcjonalnego białka. Mysich dawców zmodyfikowano tak, by ich komórki nabłonkowe w wątrobie jarzyły się na zielono po oświetleniu lampą UV - ułatwiło to ich identyfikację. Następnie podano biorcom dożylnie toksynę uszkadzającą wątrobę, dzięki czemu rozluźniono strukturę wątroby i ułatwiono komórkom zasiedlanie jej wnętrza. W kluczowej fazie eksperymentu pobrano fragment wątroby dawcy, wyizolowano z niego komórki nabłonkowe i podano je biorcy wprost do żyły doprowadzającej krew do tego organu. Po trzech miesiącach potwierdzono, że przeszczep przyjął się, a komórki dodatkowo namnożyły się wewnątrz wątroby. Co ważne, komórki po przeszczepie rozpoczęły produkcję czynnika VIII w ilości wystarczającej do utrzymania prawidłowego procesu krzepnięcia krwi. Dotychczas hemofilia A była, mimo wielu prób terapii, chorobą nieuleczalną. Możliwe było jedynie usunięcie jej objawów, lecz źródło schorzenia dręczyło pacjentów do końca życia. Próbowano wielu terapii: od leczenia przez wiarę i modlitwy, proponowanego przez słynnego rosyjskiego mnicha Rasputina, po terapię genową stosowaną eksperymentalnie przez Amerykanów. Żadna z nich nie przyniosła pożądanych efektów. Terapia proponowana przez zespół dr. Gupty, mimo wysokiej skuteczności, ma wciąż jedną zasadniczą wadę. Zastosowana w eksperymencie na myszach toksyna atakująca wątrobę, monokrotalina, jest zbyt szkodliwa, by móc podawać ją ludziom. Niestety, bez podania tej trucizny niemożliwe jest skuteczne zasiedlenie wątroby przez przeszczepione komórki. Mimo to istnieje szansa, że wypróbowana na zwierzętach terapia - po odpowiednich modyfikacjach - stanie się nową metodą leczenia tej niezwykle uciążliwej choroby. Eksperymenty naukowców z College'u A. Einsteina budzą nadzieję na zastosowanie analogicznych metod, zwanych zbiorczo "inżynierią tkankową", w leczeniu wielu innych chorób. Dr Gupta wierzy, że przeszczep komórek nabłonkowych wątroby może wyleczyć hemofilię B (defekt czynnika IX, innego składnika układu krzepnięcia krwi), a transplantacja nabłonka naczyń krwionośnych mogłaby hipotetycznie wyleczyć niektóre choroby związane z pogorszeniem kondycji serca i naczyń wieńcowych. Hipotezy te wymagają jednak intensywnych badań.