Polscy uczeni przystąpili do walki z chorobą Alzheimera. Na chorobę tę cierpi obecnie w Polsce blisko 200 tys. osób, a w przyszłości liczba zachorowań prawdopodobnie jeszcze się zwiększy.

Nowa metoda polega na wytwarzaniu w laboratorium kwasów nukleinowych o właściwościach tzw. inhibitorów biosyntezy białek.

Badania, które temu służą są żmudne i bardzo kosztowne. Jednak ich wyniki, jak podkreślają naukowcy, mogą mieć praktyczne znaczenie dla projektowania nowych leków.

Choroba Alzheimera to najczęstsze schorzenie upośledzające funkcjonowanie mózgu, związane z podeszłym wiekiem.

Zmiany chorobowe spowodowane są m.in. tworzeniem się w mózgu patologicznych struktur złożonych z mikroskopijnych włókienek (splotów neurofibrylarnych) oraz z tzw. płytek starczych zawierających beta-amyloidy.

Obie patologiczne formy złogów odkładają się w przestrzeniach międzykomórkowych i prowadzą do rozwoju choroby.

POTRZEBNE - INHIBITORY

W wydzielaniu beta-amyloidów - głównych składników płytek amyloidowych, zidentyfikowanych w mózgach pacjentów z chorobą Alzheimera - uczestniczy enzym o nazwie beta-sekretaza.

\"W naszym laboratorium staramy się zahamować ekspresję genu tego enzymu, aby ograniczać ilość beta-sekretazy i w ten sposób zmniejszyć ilość wydzielanego beta-amyloidu. Powinno to zapobiegać tworzeniu się złogów amyloidowych\" - mówi specjalistka w dziedzinie chemii kwasów nukleinowych dr Barbara Nawrot z Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych PAN w Łodzi, kierująca pracami zespołu naukowców.

Cząsteczki hamujące działanie enzymu to inhibitory. Rolę inhibitorów mogą pełnić kwasy nukleinowe.

Łódzcy badacze, pod kierunkiem dr Nawrot, poszukują aktywnych fragmentów kwasów nukleinowych (DNA, lub RNA) skutecznych w hamowaniu biosyntezy białka, które jest znamienne dla rozwoju choroby Alzheimera.

\"Szukamy takich inhibitorów, które mogą być w perspektywie użyte jako leki zapobiegające, lub hamujące rozwój choroby\" - mówi dr Nawrot.

Obecnie inhibitorami białek (lekami) są najczęściej niskocząsteczkowe związki organiczne zdolne do hamowania ich funkcji biologicznej.

TRUDNE ZADANIE

Funkcje te mogą być także ograniczone poprzez zahamowanie ekspresji genów tych białek, a więc ograniczenie ich wytwarzania w komórce.

\"Jeśli zostanie znaleziony taki inhibitor, będziemy najprawdopodobniej w stanie dezaktywować gen beta-sekretazy i być może dzięki temu walczyć z chorobą Alzheimera\" - mówi badaczka.

Niestety, nie jest to proste. Mimo, że niskocząsteczkowe związki dezaktywujące funkcję chorobotwórczych białek stosowane są powszechnie jako leki, w przypadku niektórych chorób - dla których nieznane jest ich molekularne podłoże - trudno o projektowanie specyficznych i efektywnych inhibitorów.

W takich przypadkach stosowane leki są często mało skuteczne i wywołują efekty uboczne.

\"Dla chorób o znanym podłożu molekularnym, a więc w przypadkach, gdy znana jest sekwencja genu białka wywołującego chorobę, możemy projektować sekwencyjnie specyficzne inhibitory biosyntezy tego białka\" - zaznacza dr Nawrot.

POSZUKIWANIE ZBAWIENNYCH CZĄSTECZEK

W badaniach wykorzystuje się oligonukleotydy antysensowe, rybozymy i deoksyrybozymy oraz cząsteczki siRNA.

\"Aktywne cząsteczki terapeutycznych kwasów nukleinowych, aczkolwiek działające według zróżnicowanych mechanizmów, w efekcie hamują ekspresję docelowego genu\" - wyjaśnia dr Nawrot.

Te krótkie fragmenty naturalnych kwasów nukleinowych, podawane do komórki, są natychmiast rozpoznawane przez system obronny i niszczone przez odpowiednie enzymy, zwane nukleazami.

\"Dlatego poszukujemy analogów kwasów nukleinowych, których cząsteczki są odporne na działanie tych enzymów oraz spełniają szereg innych wymagań stawianych terapeutykom, takich jak łatwe wnikanie do komórki, niska toksyczność, wysoka specyficzność i efektywność\" - podkreśla specjalistka.

W przypadku badań prowadzonych w zespole dr Nawrot głównym obiektem prac są krótkie fragmenty DNA, lub RNA - oligonukleotydy, czyli polimery nukleotydów liczące najczęściej od kilkunastu do kilkudziesięciu monomerów połączonych wiązaniami fosfodiestrowymi.

\"Analogi DNA, które wytwarzamy, to w różny sposób modyfikowane oligonukleotydy\" - tłumaczy Nawrot.

Jak powstają takie analogi? W wiązaniu fosfodiestrowym szkieletu DNA, lub RNA znajdują się dwa niewiążące atomy tlenu.

\"Jeżeli zamiast atomu tlenu wprowadzimy atom siarki, zmienimy w istotny sposób właściwości centrum fosforowego\" - mówi Nawrot.

W wyniku takiej zmiany oligonukleotydy stają się odporne na hydrolizę przez enzymy nukleolityczne, znajdujące się w komórce, których zadaniem jest usuwanie obcych cząsteczek.

\"Do syntezy modyfikowanych oligonukleotydów wykorzystujemy specjalne urządzenia zwane syntetyzerami DNA, przy czym monomery do syntezy przygotowujemy sami\" - zaznacza badaczka.

Jak podkreśla, niektóre analogi wymagają prowadzenia skomplikowanych syntez chemicznych.

CENNY WKŁAD DO WIEDZY MEDYCZNEJ

Badania inhibicji ekspresji genów z wykorzystaniem kwasów nukleinowych i ich analogów to, jak ocenia dr Nawrot, cenny wkład do wiedzy medycznej.

Związki te służą do identyfikacji funkcji genów, do badań strukturalnych, a także do badań mechanistycznych.

Zastosowanie oligonukleotydów DNA i RNA jako czynników wyłączających aktywność genów ma również znaczenie dla niszczenia obcych kwasów nukleinowych - na przykład wirusów kodowanych przez DNA, lub RNA.

* Nauka w Polsce - Joanna Poros *

2 sierpnia 2004