Pomak u istraživanju Parkinsonove bolesti - trećeg po učestalosti neurološkog poremećaja kod čovjeka
Istraživači sa Sveučilišta Rice u Houstonu su otkrili kako dublje zaviriti unutar ljudskih stanica i tako vidjeti netopljive fibrile povezane s razvojem Parkinsonove bolesti.
Novo otkriće je rezultat suradnje uglednih znanstvenika iz dva laboratorija Sveučilišta Rice. Jedan je laboratorij proučavao nepravilno savijene proteine koji uzorkuju neurodegenerativne bolesti, dok je drugi specijaliziran za fotoluminiscencijska istraživanja. Suradnja je rezultirala spektroskopskom metodom koja bi mogla postati vrijedna mnogim istraživačima i farmaceutskim tvrtkama.
Istraživanje ovih dvaju laboratorija pod vodstvom Angela Martija i Laure Segatori objavljeno je ovog mjeseca u internetskom izdanju časopisa Journal of the American Chemical Society.
Istraživači su napravili molekularni biomarker temeljen na metalu ruteniju. Testiranjem u živim stanicama tumora mozga otkriveno je da se molekularni biomarker veže s proteinima alfa-synuclein koji se formiraju u nakupine te tako nastaju fibrili koji ometaju normalno funkcioniranje stanice. Kompleks je s rutenijem zasjao kad ga se naciljalo laserom, no samo onda kad je bio vezan za fibril koji je omogućio praćenje te nakupine fotoluminiscencijskom spektroskopijom.
Marti je izjavio da su istraživači pri proučavanju molekularnih mehanizama nepravilnog savijanja proteina imali ograničene mogućnosti promatranja tih nakupina u stanicama. Biomarker koji omogućava promatranje formiranja nakupina trebao bi imati veliku vrijednost u potrazi za lijekovima koji lome fibrile ili općenito sprečavanju njihov nastanak.
Marti je kao profesor kemije i bioinženjeringa sa studentom Nathanom Cookom prije dvije godine otkrio metalne spojeve koji zasjaje kao žarulja kad se spoje s nepravilno savijenim proteinima. Istraživanje je uključivalo beta-amiloide koji stvaraju nakupine u mozgu kod oboljelih od Alzheimerove bolesti.
Otprilike je u isto vrijeme Cook zamolio Segatori, profesoricu kemijskog i biomolekularnog inženjeringa te biokemije i stanične biologije, da bude član povjerenstva u obrani njegove disertacije. Tad su započeli razgovor o njegovome radu s Martijem, a Segatori je ubrzo uvidjela veliki potencijal istraživanja.
Segatori je napravila važne korake u istraživanju bolesti uzrokovanih proteinima koji se nepravilno savijaju i zajedno formiraju nakupine. Neki od primjera takvih bolesti su i Alzheimerova, Parkinsonova i Gaucherova, koje su sve rezultat genetskih mutacija ili uvjeta koji remete pravilno savijanje proteina te ih sprečavaju u izvođenju njihovih funkcija.
„Postoji nekoliko spojeva koji se mogu koristiti za otkrivanje postojanja takvih tipova proteinskih nakupina, ali ni jedan od njih nije djelovao unutar stanica.“ objasnila je Segatori. „ Kad razmišljate o razvijanju terapeutske strategije, želite da ona bude sposobna otkriti postojanje fibrilskih nakupina u živim ljudskim stanicama, ili čak u onim životinjskim. Bilo je zadovoljstvo raditi s nekim tko je stručan za takvo nešto.“
„Između Parkinsonove i Alzheimerove bolesti postoji veza, iako su to dvije vrlo različite bolesti jer su peptidi beta-amiloida kod Alzheimera izvanstanični, dok je nastanak Parkinsonove bolesti povezan s alfa-synucleinom koji je unutar stanice.“ objasnio je Marti. „Uvijek smo mislili da bi i za ispitivanje nakupljanja drugih proteina mogli primijeniti iste metode koje smo koristili za beta-amiloide.
„Kad smo saznali da Laura ima stanice koje proizvode previše alfa-synucleina, pomislili smo: „To je savršeno. Ona ima stanice, a mi imamo biomarkere.“ rekao je Marti.
Segatori je istaknula kako kompleks s rutenijem nema nikakvu terapijsku korist za oboljele od Parkinsonove bolesti, ali i kako je to „korak prema razumijevanju kemije koja će samim time pomoći u razvijanju lijekova.“
Znanstvenici smatraju da je metalne spojeve moguće prilagoditi kako bi označavali nakupine i u drugim degenerativnim bolestima. „Metalni su kompleksi poput Lego kockica na koje možeš spojiti što god želiš.“ rekao je Cook.
Kako bi dokazali svoje tvrdnje, znanstvenici su razvili in vitro model Parkinsonove bolesti i otkrili kako je njihov kompleks s rutenijem u stanici jasno označio fibril proteina alfa-synucleina.
„Ovu novu metodu možemo koristiti kako bi spriječili nepravilno savijanje proteina ili kako bi povećali njihovu degradaciju čime bi se oni eliminirali.“ izjavila je Segatori. „To će biti sredstvo jednostavno za korištenje u mnogim pokusima.“ Koautor članka je i Kiri Kilpatrick, student u Segatorinom laboratoriju. Ovaj su projekt poduprli i National Science Foundation i Welch Foundation.
Parkinsonova bolest je treći po učestalosti neurološki poremećaj kod čovjeka. Obično se javlja kod ljudi iznad 60 godina, a učestalost se bolesti povećava sa starenjem stanovništva što je jedan od aktualnih problema modernog doba. Brojke pokazuju da u svijetu ima 2 milijuna oboljelih od ove neurodegenerativne bolesti, no pretpostavlja se da je stvaran broj puno veći jer je glavni problem kod ove bolesti to što nema nekog laboratorijskog testa za brzo otkrivanje, a bolest se može razvijati mjesecima ili čak godinama. Međutim, napredovanje bolesti se ipak ne može zaustaviti.
Znanstvenici diljem svijeta rade intenzivno na otkrivanju uspješnog liječenja bolesti. Iako su istraživači u zadnjih nekoliko godina došli do brojnih saznanja o Parkinsonovoj bolesti, ni jedan nalaz, čini se, nije zaživio. Neke su od pretpostavki da se bolest može liječiti genskom terapijom, nekim jakim antioksidansima, dubokom stimulacijom mozga elektrodama itd. Rezultati istraživanja znanstvenika sa Sveučilišta Rice možda neće pridonijeti izlječenju Parkinsonove bolesti, ali bi svakako mogli pomoći njezinom ranom otkrivanju, što je za ovu bolest itekako bitno.
Izvor: Rice University