Dodano: 25 wrzesień 2018r.

Niszczyciele zmutowanych genów w mitochondriach

Opracowano przepis na białka, które zniszczą w organizmie niedziałające geny mitochondrialne i stworzą miejsce dla ich zdrowych odpowiedników. Rozwiązanie to – powstało ono w zespole Polaka w Cambridge - przetestowano już na myszach. To ważny krok w stronę leczenia ważnej grupy chorób metabolicznych.

 

Co roku w trzecim tygodniu września obchodzony jest Światowy Tydzień Świadomości Chorób Mitochondrialnych. - Choroby mitochondrialne mogą mieć różne objawy. Ale zwykle to uszkodzenia organów, które potrzebują dużo energii. Takimi organami są mózg, mięśnie, serce lub oczy - mówi w rozmowie z PAP dr Michał Mińczuk. To Polak, który kieruje badaniami dot. leczenia chorób mitochondrialnych na Uniwersytecie w Cambridge.

Jak wyjaśnia, z chorobami mitochondrialnymi łączą się np. niektóre miopatie (zanik mięśni), neuropatie (zanik neuronów), ale też utrata słuchu lub wzroku oraz choroby nerek i wątroby. Szacuje się, że choroby mitochondrialne to przypadłość, która dotyka może nawet 1 na 5 tys. osób.

Mitochondria to komórkowe elektrownie - w nich spalany jest cukier i tłuszcz, który zjadamy. Mitochondria to wyjątkowe fragmenty komórki. Mają własny DNA i własne mechanizmy produkowania z niego białek. Zwykle jedna komórka może mieć nawet setki czy tysiące cząsteczek mitochondrialnego DNA. Czasami jednak mutacje w DNA mitochondrialnym prowadzą do usterek w mechanizmach wytwarzania energii.

 

Zwykle jest tak, że w komórce psuje się część genów mitochondrialnych. Choroba staje się widoczna zwykle dopiero wtedy, gdy mutacja wystąpi w 60 proc. DNA mitochondrialnego danej tkanki.

Naukowcy z zespołu dr. Mińczuka w publikacji w "Nature Medicine" pokazali nowy sposób na to, jak leczyć takie mitochondrialne choroby. Opracowali białkową maszynerię, która dociera do uszkodzonych genów w mitochondriach i niszczy je. Dzięki temu w komórce powstaje przestrzeń, by komórka odtworzyła nowe, w pełni sprawne geny mitochondrialne, a co za tym idzie mitochondria wolne od usterek.

- Udało nam się tę terapię wypróbować na modelu zwierzęcym. Wcześniej naukowcom udawało się to tylko in vitro - opowiada dr Mińczuk. Jak zaznacza, doświadczenia robiono na myszach. Mutację, która objawiała się chorobą serca, zwierzęta miały w genomie mitochondrialnym. Taka mutacja to mysi odpowiednik jednej z mutacji w genomie mitochondrialnym człowieka. Po zaaplikowaniu terapii myszy zaczęły sprawnie funkcjonować.

Struktura zaprojektowana przez naukowców wnikała do komórek mysiego serca, wyszukiwała zmutowane geny mitochondrialne i doprowadzała do ich unicestwienia. A ponieważ komórka utrzymuje stałą liczbę DNA w mitochondriach, w miejsce zniszczonych zmutowanych kopii powstawały nowe - zdrowe. Dzięki temu tkanka dotknięta chorobą funkcjonowała prawidłowo.

Dr Mińczuk opowiada o szczegółach metody. Tłumaczy, że w niszczeniu mitochondriów uczestniczą białka - tzw. palce cynkowe, wyposażone w białkowe "nożyczki", które przecinają wyłącznie DNA uszkodzonego mitochondrium. Obecność w mitochondrium takiego rozciętego DNA jest dla komórki sygnałem, by zepsuty fragment DNA unicestwić, a następnie zastąpić nową, prawidłowo działającą wersją.

Przy różnych chorobach mitochondrialnych mutacje w mitochondriach mogą być jednak różne. Jeśli więc kiedyś terapię będzie się stosować na ludziach, od pacjenta trzeba będzie najpierw pobrać próbkę i zsekwencjonować genom mitochondrialny, aby zdiagnozować mutację mitochondrialną. Kiedy zna się mutację, można zaprojektować odpowiednie palce cynkowe działające jak "magnesik z nożyczkami", który tę mutacje wykryje i zniszczy. - To dosyć trudne i pracochłonne, ale powinno być możliwe dla każdej mutacji mitochondrialnej - opowiada dr Mińczuk. Terapia byłaby więc skrojona na miarę pod kątem potrzeb konkretnego pacjenta. Na razie jednak badania nie były prowadzone na ludziach.

W tym samym numerze "Nature Medicine" ukazał się równolegle artykuł zespołu z Uniwersytetu w Miami pod kierunkiem prof. Carlosa Moraesa, pokazujący, jak można niszczyć uszkodzone geny mitochondrialne za pomocą białek innych niż cynkowe palce, tzw. białek TALEN. To dodatkowy argument, który pokazuje, że metoda naukowców z Cambridge ma spory potencjał i pracują nad nią zespoły w różnych częściach globu.

 

Źródło: PAP - Nauka w Polsce, fot. CC BY 4.0/ Wikimedia Commons/ Simon Troeder