Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Niespodziewane odkrycie szansą na walkę z mukowiscydozą

Recommended Posts

Odkrycie nowego typu komórek może całkowicie zmienić sposób poszukiwania leków na mukowiscydozę. Na łamach Nature poinformowano o zidentyfikowaniu komórek, które prawdopodobnie odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu odpowiedniego nawodnienia i równowagi pH w płucach.

Od dawna wiadomo, że u osób cierpiących na tę śmiertelną chorobę dochodzi do nieprawidłowego formowania się protein tworzących śluz, a to zaś powoduje nierównowagę pomiędzy solą i wodą oraz odwodnienie płuc. W efekcie w płucach gromadzi się gruba warstwa gęstego śluzu utrudniająca oddychanie i prowadząca do zagrażających życiu infekcji. Dotychczas naukowcy uważali, że w powstawanie choroby zaangażowane są różne rodzaje komórek i nie mieli możliwości technicznych, by stwierdzić, w których komórkach występują nieprawidłowe białka.

Nowe komórki nazwano roboczo „jonocytami płucnymi”, gdyż wydaje się, że są zaangażowane w transport jonów przez tkankę płucną. Wydaje się również, że u pacjentów z mukowiscydozą to właśnie w nich powstaje duża ilość protein śluzu zwanych błonowymi regulatorami przewodnictwa (CFTR), których zmutowana forma wywołuje mukowiscydozę. Fakt, że umykało to nauce tak długo, świadczy o stopniu skomplikowania tej choroby oraz o tym, że dobrze nie rozumiemy komórkowej budowy i funkcjonowania płuc, mówi pulmonolog Jayaraj Rajagopal z Massachusetts General Hospital, jeden z autorów artykułu opublikowanego w Nature.

Obecnie na całym świecie żyje około 70 000 osób cierpiących na mukowiscydozę. Często dochodzi u nich do infekcji płuc, czasami cierpią tez na niedożywienie, gdyż gęsty śluz może blokować absorpcję składników odżywczych w trzustce. Osoby takie zwykle młodo umierają. Najnowsze leki przedłużają ich życie, jednak obecnie mediana życia dla chorego na mukowiscydozę wynosi około 40 lat. Choroba pozostaje nieuleczalna.

Nie należy się jednak spodziewać, że odkrycie nowych komórek doprowadzi do szybkiej zmiany sytuacji. Już teraz dostępne leki poprawiają funkcjonowanie genu związanego z nieprawidłowym CFTR, dzięki czemu śluz jest cieńszy i mniej lepki. Jednak Rajagopal wierzy, że odkrycie doprowadzi do zmiany sposobu poszukiwania terapii, dzięki czemu z czasem może powstać lek na mukowiscydozę. To całkowita zmiana spojrzenia, która pozwala na zaatakowanie choroby w inny sposób, mówi uczony. Celem badań, które prowadził z zespołem, nie była zmiana zrozumienia mukowiscydozy. Naukowcy chcieli jedynie przeanalizować komórki wyściółki tchawicy. Gdy jednak już je posegregowali, zauważyli, że mają siedem rodzajów komórek. Dotychczas znano sześć rodzajów. Okazało się też, że ten siódmy rodzaj masowo wytwarza CFTR.

Naukowcy z Mass General i Broad Institute badali początkowo myszy ze zdrowym i zmutowanym CFTR. Potwierdzili też, że jonocyty płucne są obecne w zdrowych ludzkich płucach. O podobnych wynikach poinformował inny zespół, z firmy Novartis i Harvard Medical School.

Broad Institute prowadzi badania w ramach Human Cell Atlas, międzynarodowego projektu, którego celem jest stworzenie mapy każdej komórki w ciele człowieka. Profesor Aviv Regev i jego zespół z MIT, którzy biorą udział w badaniach, zsekwencjonowali geny pojedynczych komórek znalezionych w thawicy i pogrupowali na na podstawie podobieństw i różnic. To właśnie wtedy zauważono, że w wyściółce tchawicy występuje nieznany dotychczas rodzaj komórek. Po badaniach na myszach naukowcy zbadali zdrowe płuca zmarłych ludzi i potwierdzili, że i tam występują jonocyty płucne.

Na razie jednak nie zbadano płuc osób z mukowiscydozą pod kątem obecności tam jonocytów płucnych. Ponadto wynikom przeprowadzonych badań powinni jeszcze przyjrzeć się specjaliści od mukowiscydozy. Jednak już teraz podkreślają oni, że mamy do czynienia z ważnym odkryciem.

Tymczasem doktor Rajagopal stwierdził: jedną z rzeczy, które wzbudzają moje zdumienie jest fakt, że dotychczas dokonaliśmy olbrzymiego postępu w badaniach nad mukowiscydozą nie posiadając tak istotnej informacji. To zaś wzbudza mój optymizm, gdyż pokazuje, że można dokonać olbrzymich postępów nie wiedząc wszystkiego.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Choroby układu krążenia są główną przyczyną zgonów na świecie. Lepsze zrozumienie mechanizmów tych chorób pozwoliłoby na uratowanie wielu ludzi. Niezbędnym elementem jest tutaj zaś zrozumienie procesów molekularnych zachodzących w komórkach zdrowego serca. Naukowcy stworzyli właśnie wielką szczegółową mapę zdrowego mięśnia sercowego.
      Mapa powstała w ramach wielkiej inicjatywy Human Cell Atlas, której celem jest opisanie każdego typu komórek znajdujących się w ludzkim organizmie. Autorzy atlasu serca przeanalizowali niemal 500 000 indywidualnych komórek. Dzięki temu powstał najbardziej szczegółowy opis ludzkiego serca. Pokazuje on olbrzymią różnorodność komórek i ich typów. Jego autorzy scharakteryzowali sześć regionów anatomicznych serca. Opisali, w jaki sposób komórki komunikują się ze sobą, by zapewnić działanie mięśnia sercowego.
      Badania przeprowadzono na podstawie 14 zdrowych ludzkich serc, które uznano za nienadające się do transplantacji. Naukowcy połączyli techniki analizy poszczególnych komórek, maszynowego uczenia się oraz techniki obrazowania, dzięki czemu mogli stwierdził, które geny były aktywne, a które nieaktywne w każdej z komórek.
      Uczonym udało się zidentyfikować różnice pomiędzy komórkami w różnych regionach serca. Stwierdzili też, że w każdym obszar mięśnia sercowego zawiera specyficzny dla siebie zestaw komórek, co wskazuje, że różne obszary serca mogą różnie reagować na leczenie.
      Projekt ten to początek nowego sposobu rozumienia budowy serca na poziomie komórkowym. Dzięki lepszemu poznaniu różnic pomiędzy różnymi regionami serca możemy zacząć rozważać wpływ wieku, trybu życia oraz chorób i rozpocząć nową epokę w kardiologii, mówi współautor badań Daniel Reichart z Harvard Medical School.
      Po raz pierwszy tak dokładnie przyjrzano się ludzkiemu sercu, dodaje profesor Norbert Hubner z Centrum Medycyny Molekularnej im. Maxa Delbrücka. Poznanie pełnego spektrum komórek serca i ich aktywności genetycznej są niezbędne do zrozumienia sposobu funkcjonowania serca oraz odkrycia, w jaki sposób reaguje ono na stres i choroby.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się w artykule Cells of the adult human heart, opublikowanym na łamach Nature.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przestraszone, wieloszczety Chaetopterus wytwarzają lepki śluz, który emituje długo utrzymujące się niebieskie światło. Najnowsze badania pokazały, jak wieloszczet uzyskuje i podtrzymuje świecenie. Wiele wskazuje na to, że to samozasilający się proces.
      [...] Świecenie tego zwierzęcia nie występuje jak u większości bioluminescencyjnych organizmów w postaci błysków, ale utrzymującego się przez długi czas blasku - wyjaśnia dr Evelien De Meulenaere z Instytutu Oceanografii Scrippsów.
      Zrozumienie mechanizmów tego luminescencyjnego procesu może pozwolić na zaprojektowanie świetlików [light sticks], które będą działać nawet kilka dni lub, po optymalizacji, przyjaznego dla środowiska oświetlenia ogrodowego czy ulicznego.
      Dr De Meulenaere miała zaprezentować ustalenia swojego zespołu na dorocznej konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Biochemii i Biologii Molekularnej w San Diego. Wydarzenie odwołano z powodu pandemii, ale w kwietniowym wydaniu The FASEB Journal ukazał się abstrakt jej wystąpienia.
      Gdy stwierdzono, że produkcja światła nie ma związku ze szlakami metabolicznymi wieloszczeta, naukowcy zdali sobie sprawę, że śluz musi zawierać własne źródło energii. Dalsze prace pokazały, że wydzielina zawiera kompleksującą jony żelaza ferrytynę. Podczas eksperymentów sztuczny dodatek żelaza nasilał zaś produkcję światła.
      Ostatnio zespół zauważył, że wystawienie ferrytyny na oddziaływanie niebieskiego światła zwiększa dostępność żelaza (następuje uwalnianie Fe2+ z białka, a Fe2+ aktywują produkcję światła) i że ekspozycja śluzu na niebieskie światło wywołuje wzmożone świecenie utrzymujące się parę minut.
      Rozwiązania bazujące na tym mechanizmie można by aktywować zdalnie za pomocą zapoczątkowującego i podtrzymującego proces niebieskiego światła. Gdy zrozumiemy, jak działa naturalny system, będziemy mogli wykorzystać te informacje do opracowania źródła światła, które podziała długo, a jednocześnie będzie biodegradowalne i ładowalne.
      De Meulenaere wspomina także, że warto wykorzystać bioluminescencję wieloszczeta do stworzenia biomedycznych systemów reporterowych. Ze względu na wrażliwość na żelazo, taki system można by np. zastosować do testowania niedoborów tego pierwiastka lub toksyczności.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda zmodyfikowali genetycznie szczep E. coli Nissle 1917. Dzięki temu produkuje on sieć nanowłókien, które wiążą się ze śluzem z jelita. W ten sposób powstaje samoodnawiający się opatrunek (łatka), który chroni obszary objęte stanem zapalnym. Amerykanie chcą wykorzystać tę metodę u osób z nieswoistymi zapaleniami jelit (IBD), np. chorobą Leśniowskiego-Crohna.
      W rzutach choroby Leśniowskiego-Crohna stosuje się leki przeciwzapalne i antybiotyki. Mają one jednak skutki uboczne i zaburzają mikrobiom. Dotąd nie było terapii, za pomocą których można by opatrzyć zmienione zapalnie miejsca od strony światła jelita, przyspieszając w ten sposób gojenie.
      Zmodyfikowany genetycznie szczep E. coli Nissle 1917 wytwarza opatrunek, który osłania wrażliwe miejsca, chroniąc je przed bakteriami i czynnikami środowiskowymi. Rozwiązanie przetestowano na myszach. Wyniki badania ukazały się w piśmie Nature Communications.
      [...] Uzyskaliśmy biomateriały, które są wydzielane na miejscu przez rezydentne zmodyfikowane bakterie. Wiążą się one z białkami śluzu - silnie przywierając do lepkiej i ruchomej warstwy śluzu - opowiada Neel Joshi. Metoda PATCH (od Probiotic Associated Therapeutic Curli Hybrids) zapewnia biokompatybilną, mukoadhezyjną powłokę, która działa jak stabilny, samoregenerujący się opatrunek i zapewnia biologiczne wskazówki do gojenia.
      W ramach wcześniejszych badań zespół Joshiego zademonstrował, że samoregenerujące się bakteryjne hydrożele silnie wiążą się z powierzchniami śluzowymi w warunkach ex vivo. Co istotne, wytrzymują trudne warunki panujące w mysim żołądku i jelicie cienkim (pH itp.). Nie szkodzą przy tym zwierzętom.
      By je uzyskać, Amerykanie "zaprogramowali" laboratoryjny szczep E. coli, tak by wytwarzał zmodyfikowane białko CsgA fimbrii spiralnych. Uwalniane białka fuzyjne [które stanowią połączenie CsgA i ludzkich peptydów TFF, ang. trefoil factors] tworzą magazynującą wodę siatkę; właściwości hydrożelu można zaś modyfikować - tłumaczy dr Anna Duraj-Thatte. Co istotne, TFF naturalnie występują w błonie śluzowej jelit i wiążą się z mucynami. Są cząstkami odgrywającymi ważną rolę w ochronie i naprawie śluzówki jelitowej.
      W kolejnych badaniach stwierdzono, że po podaniu doustnym zmodyfikowany szczep E. coli Nissle pozostaje i namnaża się w jelicie, a jego fimbrie spiralne integrują się z warstwą śluzu.
      Podczas eksperymentów naukowcy indukowali zapalenie jelita siarczanem dekstranu sodu (DSS). U myszy, którym na trzy dni przed tym zabiegiem zaczęto doodbytniczo podawać E. coli Nissle generujące PATCH, gojenie zachodziło szybciej, a reakcje zapalne były słabsze, co przekładało się m.in. na mniejszą utratę wagi. W porównaniu do grupy kontrolnej, morfologia błony śluzowej w jelicie grubym była bardziej prawidłowa, obserwowano też mniejszą liczbę infiltrujących komórek odpornościowych - wyjaśnia Pichet Praveschotinunt.
      Jak dodają autorzy raportu, zmiany zapalne w przebiegu IBD skutkują zanikiem krypt jelita grubego, uszkodzeniem tkanki nabłonkowej i upośledzeniem integralności bariery jelitowej. Rekrutacja komórek odpornościowych i oddziaływania treści pokarmowej nasilają, niestety, stan zapalny. Na szczęście posłużenie się PATCH wzmacnia funkcję barierową, sprzyja odtworzeniu nabłonka i hamuje sygnalizację zapalną.
      Ekipa Joshiego ma nadzieję, że PATCH może stać się terapią wspomagającą, stosowaną równolegle do istniejących terapii przeciwzapalnych, immunosupersyjnych i antybiotykowych. W ten sposób dałoby się zmniejszać ekspozycję pacjenta na leki i zapobiegać nawrotom IBD.
      E. coli Nissle 1917 (EcN) to szczep niepatogenny. Niemiecki badacz Alfred Nissle stwierdził, że bakterie te nie są chorobotwórcze dla ludzi, a wręcz przeciwnie, mogą stanowić skuteczną ochronę przed dolegliwościami dotyczącymi układu pokarmowego. EcN hamuje rozwój patogennej/chorobotwórczej mikroflory; dzieje się tak najpewniej wskutek konkurencji o miejsce przywierania (adhezji) do nabłonka, a także na drodze wytwarzania bakteriostatycznych i bakteriobójczych peptydów. EcN jest wykorzystywany w leczeniu schorzeń przewodu pokarmowego, szczególnie wrzodziejącego zapalenia jelita grubego. Istnieją suplementy zawierające bakterie EcN.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wirus RSV (ang. Respiratory Syncytial Virus) jest wirusem nabłonka oddechowego. Uznaje się go za główny patogen infekcji dróg oddechowych starszych dzieci i najczęstszą przyczynę chorób dolnych dróg oddechowych niemowląt. Okazuje się, że może on również infekować komórki pozyskane z ludzkiego łożyska. Ustalenia te sugerują, że jeśli ciężarna zachoruje, przez łożysko zakażenie może się przenieść na płód.
      Dr Giovanni Piedimonte, profesor pediatrii z Tulane University, prowadził ze swoim zespołem badania na trzech podstawowych typach komórek łożyska: komórkach cytotrofoblastu, fibroblastach zrębu oraz komórkach Hofbauera.
      Wyizolowane komórki infekowano rekombinowanym szczepem wirusa RSV-A2 (rrRSV), w którym zachodziła ekspresja czerwonego białka fluorescencyjnego (ang. red fluorescent protein, RFP). Podczas eksperymentów autorzy artykułu z pisma PLoS ONE posługiwali się mikroskopem fluorescencyjnym czy ilościową reakcją łańcuchową polimerazy DNA (qPCR).
      Okazało się, że o ile komórki cytotrofoblastu w ograniczonym stopniu wspierały replikację wirusa, o tyle pozostałe 2 typy komórek były o wiele bardziej podatne na zakażenie i wspierały produktywną replikację rrRSV.
      Ponieważ będące makrofagami komórki Hofbauera przemieszczają się w obrębie łożyska, naukowcy podejrzewają, że mogą działać jak konie trojańskie, transmitujące wirusy do płodu.
      Te komórki nie obumierają po zakażeniu wirusem, co stanowi problem. [...] Przypominają bomby napakowane patogenem. Nie rozsiewają wirusów, eksplodując [...], ale raczej transmitują je za pośrednictwem kanałów wewnątrzkomórkowych.
      Badacze podejrzewają, że RSV może atakować tkankę płuc płodu, powodując infekcje predysponujące do wystąpienia astmy dziecięcej. Piedimonte planuje testy, które pomogą przetestować tę hipotezę.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wysokotłuszczowa i niskowęglowodanowa dieta ketogeniczna nie służy wirusowi grypy - donoszą specjaliści z Uniwersytetu Yale. Podczas testów Amerykanie wykazali, że myszy karmione taką paszą lepiej radzą sobie ze zwalczaniem wirusa grypy niż myszy z grupy wysokowęglowodanowej.
      Autorzy publikacji Science Immunology stwierdzili, że dieta ketogenna aktywuje w płucach populację limfocytów Tγδ, której wcześniej nie łączono z odpowiedzią układu odpornościowego na grypę. Skutkiem tego jest nasilenie produkcji śluzu, w pułapkę którego wpadają wirusy.
      Wygląda więc na to, że dieta ketogeniczna sprzyja ekspansji limfocytów Tγδ w płucach. Komórki te poprawiają funkcję barierową płuc, modyfikując różnicowanie i działanie komórek nabłonkowych.
      To kompletnie nieoczekiwane odkrycie - podkreśla prof. Akiko Iwasaki.
      Wszystko zaczęło się od tego, że Ryan Molony, który pracuje w laboratorium Iwasakiego, odkrył, że inflamasomy mogą wywoływać reakcje immunologiczne szkodliwe dla gospodarza, zaś Emily Goldberg z laboratorium Vishy Deepa Dixita zauważyła, że dieta ketogeniczna może blokować powstawanie inflamasomów. Molony i Goldberg zaczęli się więc zastanawiać, czy dieta może wpłynąć na odpowiedź układu odpornościowego na patogeny takie jak wirusy grypy.
      Amerykanie wykazali, że myszy na diecie ketogenicznej, które zakażono wirusem grypy typu A, cechował większy wskaźnik przeżycia niż gryzonie na zwykłej diecie wysokowęglowodanowej. Dieta ketogeniczna uruchamiała uwalnianie limfocytów Tγδ.
      Kiedy wyhodowano myszy pozbawione genu kodującego limfocyty Tγδ, dieta ketogeniczna nie zapewniała ochrony przed wirusem grypy.
      Nasze badania pokazują, że sposób, w jaki organizm spala tłuszcze, by uzyskać ciała ketonowe [...], może napędzać układ odpornościowy, by zwalczał infekcję grypową - podsumowuje Dixit.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...