European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS

Article Category

Wiadomości
Zawartość zarchiwizowana w dniu 2023-03-07

Article available in the following languages:

Wybredne komórki mogą wskazać drogę do precyzyjniejszych leków

Naukowcy, których prace finansowane są ze środków unijnych, wykorzystali zaawansowane badania przesiewowe do zidentyfikowania ponad 4.000 genów, które biorą udział w endocytozie - procesie wykorzystywanym przez komórki do pobierania substancji ze środowiska zewnętrznego. Odkry...

Naukowcy, których prace finansowane są ze środków unijnych, wykorzystali zaawansowane badania przesiewowe do zidentyfikowania ponad 4.000 genów, które biorą udział w endocytozie - procesie wykorzystywanym przez komórki do pobierania substancji ze środowiska zewnętrznego. Odkrycia, opublikowane w czasopiśmie Nature, mogą przyczynić się do opracowania nowych metod leczenia i testów diagnostycznych w związku z wieloma chorobami. Źródłem wsparcia unijnego był projekt ENDOTRACK (Śledzenie ścieżek endocytarnych polipeptydowych czynników wzrostu kompleksów receptorowych i ich roli modulatorowej w sygnalizacji), który uzyskał 11 mln EUR z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR). Komórki nie mają otworów gębowych, ale muszą pobierać substancje z zewnątrz. Radzą sobie dzięki endocytozie, urywając malutkie pęcherzyki z błony komórkowej. Pęcherzyki zwane endosomami transportują następnie wchłonięte substancje do odpowiedniej części komórki. Endocytoza bierze udział w wielu życiowych procesach, między innymi w absorpcji substancji odżywczych, sygnalizacji międzykomórkowej, rozwoju i obronie immunologicznej (komórki odpornościowe "połykają" i rozkładają patogeny w endosomach). Zakłócenia procesu endocytozy powiązano z wieloma zaburzeniami, w tym z chorobami zakaźnymi i sercowo-naczyniowymi, nowotworami, chorobą Huntingtona, Alzheimera i cukrzycą. Niestety jak dotąd naukowcy w niewielkim stopniu poznali mechanizm endocytozy. Nie wiemy na przykład, w jaki sposób molekuły sygnalizujące docierają do właściwego miejsca przeznaczenia wewnątrz komórki i przekazują informacje. Sposób, w jaki endocytoza jest zintegrowana z ogólnym systemem komórkowym również pozostaje nieznany. W ramach ostatnich badań naukowcy z Niemiec i Rosji oparli się na szeregu zaawansowanych technologii, aby sprawdzić rolę każdego poszczególnego genu człowieka w endocytozie (jeżeli takową pełni). "Opracowaliśmy całkowicie nową strategię, która łączy wiele komponentów w jeden, wielki system analizy: genomiczny przegląd RNAi [interferencyjnego kwasu rybonukleinowego], zautomatyzowana mikroskopia wysokiej rozdzielczości, wieloparametryczna analiza obrazu oraz obliczenia komputerowe" - wyjaśnia dr Marino Zerial, Dyrektor Instytutu Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki im. Maxa Plancka. Najpierw zablokowana została po kolei aktywność wszystkich 24.000 genów człowieka. Następnie zespół wykorzystał barwniki fluorescencyjne do oznaczenia dwóch białek, które badane komórki wchłaniały w procesie endocytozy. Dzięki barwnikowi fluorescencyjnemu powstające endosomy były widoczne za pomocą mikroskopów wysokiej rozdzielczości i oprogramowania do analizy obrazu. W wyniku doświadczeń powstał bank ponad 2,5 miliona obrazów, a każdy z nich musiał zostać przeanalizowany pod kątem zestawu 62 parametrów, obejmujących różne aspekty endocytozy. W tym celu zespół wykorzystał superkomputer eksploatowany przez Centrum Serwisów Informacyjnych i Wysokowydajnej Sieci Komputerowej (ZIH) oraz Politechnikę Drezdeńską w Niemczech. W ramach badań zidentyfikowano ponad 4.000 genów, które biorą pośredni lub bezpośredni udział w endocytozie. Pośród istotnych odkryć należy wymienić fakt, że zablokowanie niektórych genów powoduje, iż endosomy zatrzymują się na krawędzi komórki zamiast przechodzić do jej wnętrza. Ponadto rozmaite substancje takie jak substancje odżywcze i czynniki wzrostu wydają się być kierowane do swoich odpowiednich miejsc przeznaczenia przez różne zestawy genów. "Nasze odkrycia pokazują, że komórki nie wychodzą po prostu i nie wchłaniają jakichkolwiek substancji, traktując je w ten sam sposób" - zauważa dr Zerial. "Wprost przeciwnie, dysponują bardzo precyzyjną definicją tego, czego potrzebują i w jakiej ilości oraz w jakie miejsce w komórce powinno to dotrzeć." Co więcej o wielu genach wybranych w toku prowadzonych badań wiadomo, że odgrywają pewną rolę w niektórych stanach chorobowych człowieka. To potwierdza rolę endocytozy w tych schorzeniach oraz wskazuje nowe cele w zakresie opracowywania leków. Kolejnym krokiem dla zespołu jest test systemu przesiewowego na komórkach symulujących różne choroby i schorzenia człowieka. To pokaże potencjał systemu w zakresie odkrywania i opracowywania leków. Ivan Baines, Dyrektor ds. Usług i Obiektów Instytutu Molekularnej Biologii Komórki i Genetyki im. Maxa Plancka, wyjaśnia: "Jeżeli będziemy mogli oddzielić toksyczność leków jako odrębną aktywność od ich efektywności, zgodnie z podejściem profilowania ilościowego zasugerowanym w tych badaniach, wówczas będziemy w stanie odkryć lepsze leki z mniejszą ilością skutków ubocznych."

Kraje

Niemcy, Rosja

Powiązane artykuły