Innowacyjne podejście do badania mukowiscydozy przybliża nas do zrozumienia mechanizmów leżących u podstaw choroby
Mukowiscydoza, powodująca przedwczesny zgon poprzez postępującą niewydolność oddechową, jest zaburzeniem genetycznym wywoływanym przez mutacje błonowego regulatora przewodnictwa (CFTR). CFTR odgrywa ważną rolę w równowadze homeostatycznej składu płynów. W przypadku mukowiscydozy zaburzony wypływ jonów chlorkowych poprzez CFTR(odnośnik otworzy się w nowym oknie) zwiększa ilość sodu, a tym samym resorpcję wody z powierzchni dróg oddechowych. Prowadzi to do nagromadzenia gęstego śluzu i zaprzestania działania mechanizmu śluzowo-rzęskowego oczyszczania. Powoduje to przewlekłe zakażenia i rozległe stany zapalne, których skutkiem jest uszkodzenie płuc prowadzące do zgonu. Oprócz znanego wpływu na oczyszczanie śluzowo-rzęskowe niektóre dowody sugerują, że w przypadku mukowiscydozy główne zmiany w reakcjach odpornościowych skutkują uszkodzeniami płuc. Jak wyjaśnia główna badaczka, Audrey Bernut: „Obecnie nie rozumiemy tej choroby w pełni z powodu braku odpowiednich modeli zwierzęcych, które podsumowują nieprawidłowości odpornościowe występujące u pacjentów z mukowiscydozą”. Dostępne modele mukowiscydozy (np. komórki pochodzące od pacjentów lub modele ssaków) podlegają pewnym ograniczeniom, głównie ocenie zjawisk w istniejącym wcześniej środowisku zapalnym. W konsekwencji mechanizmy, dzięki którym CFTR bezpośrednio reguluje odporność gospodarza oraz sposób, w jaki mutacje występujące przy mukowiscydozie przyczyniają się do patogenezy związanej z zakażeniami i stanami zapalnymi, pozostają nieznane. Aby lepiej zrozumieć powiązania pomiędzy dysfunkcyjnym CFTR a szkodliwymi reakcjami odpornościowymi przy mukowiscydozie, w projekcie badawczym Bernut, CFZEBRA, wykorzystano larwy danio pręgowanego jako badany model zwierzęcy. Młode danio pręgowane są przezroczyste, dzięki czemu możliwe jest nieinwazyjne monitorowanie w czasie rzeczywistym zachowania komórek układu odpornościowego podczas procesów zapalnych w całym organizmie. CFTR danio pręgowanego wykazuje dużą zbieżność sekwencji z ludzkim (zbieżność na poziomie 56,24 %). Podobnie jak u ssaków, CFTR u danio pręgowanego ma formę powierzchni nabłonkowych i komórek odpornościowych; odgrywa też ważną rolę w równowadze homeostatycznej składu płynów. „Choć może się wydawać na pierwszy rzut oka, że brak płuc ogranicza znaczenie tego modelu, moje dane sugerują, że zmiany działania CFTR w nabłonkowych i wrodzonych komórkach odpornościowych są takie same w różnych tkankach i u różnych gatunków”, stwierdza Bernut, której projekt realizowany jest przy wsparciu programu„Maria Skłodowska-Curie” i nadzorowany przez Stephena Renshawa, profesora na Uniwersytecie w Sheffield(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Zjednoczone Królestwo). Korzystając z technologii CRISPR-Cas9(odnośnik otworzy się w nowym oknie), prostego acz potężnego narzędzia służącego do edytowania genomu, Bernut była w stanie „pociąć” sekwencje DNA i zmienić funkcjonowanie CFTR poprzez wytworzenie mutacji. Rezultatem było pokolenie danio pręgowanego z mukowiscydozą, utworzenie którego umożliwiło Bernut ocenę roli CFTR w bezpośredniej regulacji potencjału zapalnego i odpornościowego gospodarza in vivo. Bernut odkryła kilka zmienionych procesów immunologicznych i zapalnych będących bardzo ważnymi mechanizmami leżącymi u podstaw zakażenia i zapalenia przy mukowiscydozie. Tymi kwestiami można zająć się w trakcie leczenia, aby zapobiec zapaleniu płuc powodującemu ich uszkodzenie u pacjentów z mukowiscydozą. Ma to potencjał poprawy wyników leczenia choroby. „Wyodrębniłam już interesujące związki, które mogą mieć działanie lecznicze i które są obecnie wykorzystywane do leczenia innych chorób. Teraz konieczne będą badania eksperymentalne z udziałem pacjentów, aby można było ocenić skuteczność takich nowatorskich sposobów leczenia mukowiscydozy ukierunkowanych na odporność. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, kolejne mogą być badania kliniczne”, podsumowuje Bernut.
