Rozbijanie skupionych białek tau w celu leczenia choroby Alzheimera
Według Światowej Organizacji Zdrowia ponad 47 milionów osób na całym świecie cierpi na demencję, zaś choroba Alzheimera jest jej najpowszechniejszą i najszerzej występującą postacią (60–70 %). Jedną z cech wspólnych dla pacjentów z chorobą Alzheimera jest obecność przypominających pręciki struktur zwanych włókienkami amyloidu. Składają się one ze skupionych białek tau i są powiązane również z kilkoma innymi chorobami neurodegeneracyjnymi (tauopatie). Choroby te to między innymi otępienie czołowo-skroniowe, postępujące porażenie nadjądrowe oraz główna tauopatia związana z wiekiem. W zdrowych neuronach białko tau stabilizuje mikrotubule, które pomagają przemieszczać składniki odżywcze z komórki nerwowej do aksonu i dendrytów. Jednakże w przypadku choroby Alzheimera nietypowe zmiany chemiczne powodują, że tau odłączają się od mikrotubuli i przyłączają do cząsteczek innych tau, tworząc łańcuchy, które ostatecznie łączą się, tworząc plątaniny wewnątrz neuronów. Takie plątaniny blokują system transportowy w neuronach, co uszkadza komunikację synaptyczną pomiędzy neuronami. Pomimo licznych badań mechanizm tworzenia się skupisk tau i ich patogenicznych konsekwencji nie jest jeszcze znany. Pilnie potrzebne są leki, które umożliwią wyleczenie tych tauopatii, w tym choroby Alzheimera.
Rozwikłanie tau
Saurabh Gautam, stypendysta programu „Maria Skłodowska-Curie”, który ukończył studia doktoranckie, pracuje nad projektem REVERSING TAUOPATHY. Cele tej inicjatywy określa on następująco: „Naszym celem w Instytucie Biochemii im. Maxa Plancka było poznanie warunków rozpadania się takich skupisk białek w ludzkich komórkowych modelach »skupiania się« tau”. Mechanizm i maszyneria komórkowa biorące udział w rozpadaniu się takich skupisk tau mogą doprowadzić do opracowania struktur wiodących na potrzeby nowych leków. W ramach prac wstępnych ustalono dwa główne warunki powodujące rozbijanie się skupisk tau. Głodzenie modelu komórkowego z wykorzystaniem nośnika pozbawionego aminokwasów – zbilansowanego roztworu soli Earle’a – spowodowało rozbicie skupiska. Również wyłączenie ekspresji białka tau spowodowało rozbicie jego skupiska. Następnie badacze wykorzystali najnowocześniejsze techniki, takie jak spektrometria mas oparta na oznaczaniu stabilnego izotopu z wykorzystaniem aminokwasów w posiewie komórkowym (ang. stable isotope labelling with amino acids in cell culture – SILAC), aby rozpoznać składniki maszynerii komórkowej biorące udział w rozpadzie skupisk tau. „Po zbadaniu różnych warunków z wykorzystaniem tej popularnej metody proteomiki ilościowej byliśmy w stanie wykazać, że wewnątrzkomórkowe skupiska tau można rozbić w komórkach. Jest to duży przełom”, oznajmia Gautam.
Motywacja pokonuje wyzwania techniczne
„Już od samego początku realizacji projekt ten był bardzo trudny, jako że – wedle naszej wiedzy – nie było dotąd zgłoszonych przypadków rozbicia wewnątrzkomórkowych skupisk tau”, wyjaśnia badacz. „Jednakże możliwość wykorzystania wyników naszych badań do opracowania potencjalnych sposobów leczenia motywowała nas do prowadzenia prac w tym kierunku”, podkreśla. Kolejną dużą przeszkodą było powielenie wyników ze środowiska wewnątrzkomórkowego w probówce do testów. Trzeba było tego dokonać, oczyszczając różne zidentyfikowane składniki komórkowe z wykorzystaniem technologii rekombinowanego DNA, by spróbować rozbić zbitki tau in vitro. „Umożliwi nam to odkrycie dokładnych mechanizmów i reakcji, które tu zachodzą”, wyjaśnia Gautam. Jednakże prace wciąż trwają. „W projekcie REVERSING TAUOPATHY uważamy, że odpowiedzi przyczynią się do znalezienia lekarstwa na te tauopatie”, podsumowuje.
Słowa kluczowe
REVERSING TAUOPATHY, tau, białko, choroba Alzheimera, rozbicie skupiska, tauopatie, SILAC, spektrometria mas
