Przełomowa metoda wczesnego, nieinwazyjnego wykrywania chorób neurodegeneracyjnych
Struktura jest zwykle powiązana z funkcją. Zasada ta często dotyczy białek, których cząsteczki charakteryzują się kilkoma poziomami organizacji strukturalnej. Nieprawidłowo sfałdowane białka są zwykle nieaktywne. Jednak w niektórych przypadkach może dochodzić do agregacji takich niestabilnych białek lub ich fragmentów (peptydów). W rezultacie powstają trwałe skupiska zakłócające funkcjonowanie komórek. Dzięki wsparciu w postaci indywidualnego stypendium z programu działań „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), przyznanego w związku z projektem UPRECON, Piotr Hańczyc z Uniwersytetu Warszawskiego(odnośnik otworzy się w nowym oknie) opracował technologię, która pozwala wykrywać taką agregację na jej wczesnym etapie. Oznacza to możliwość diagnozowania chorób neurodegeneracyjnych jeszcze przed wystąpieniem objawów klinicznych. W rezultacie lekarze będą mogli stosować bardziej skuteczne metody leczenia, które spowolnią lub zatrzymają postęp tych schorzeń, zwiększając jakość, a potencjalnie także długość życia milionów ludzi.
Trwałe skupiska
Podłożem części najpoważniejszych chorób związanych z zaburzeniem procesu zwijania białek jest obecność agregatów amyloidowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Agregacja amyloidu zaczyna się od połączenia kilku monomerów, stanowiących źle złożone białka lub peptydy, w oligomery(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Te z kolei mogą samodzielnie organizować się w cytotoksyczne i trwałe spolimeryzowane skupiska w postaci fibryli, zwane blaszkami, które są bogate w regiony o strukturze beta-kartki(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Powstawanie białek amyloidowych wiąże się z wieloma schorzeniami(odnośnik otworzy się w nowym oknie), w tym z chorobą Alzheimera, chorobą Parkinsona, chorobą Huntingtona i cukrzycą typu 2. W związku ze zwiększaniem się długości życia i zmianą nawyków zapadalność na te choroby u osób starszych będzie prawdopodobnie wzrastać. Udoskonalone metody diagnostyczne i lecznicze pozwolą poprawić stan zdrowia milionów pacjentów na całym świecie, co przełoży się także na zmniejszenie obciążenia finansowego chorych, ich rodzin i systemów opieki zdrowotnej.
Dwa fotony są lepsze niż jeden
Choć poczyniono ogromne postępy w zakresie wiedzy i technologii, do tej pory naukowcy byli w stanie wykrywać jedynie dojrzałe włókna amyloidowe, występujące zwykle w zaawansowanym stadium choroby. Hańczycowi udało się pokonać to ograniczenie poprzez zastosowanie ultraszybkiej spektroskopii laserowej połączonej ze wzbudzeniem dwufotonowym z użyciem światła w bliskiej podczerwieni(odnośnik otworzy się w nowym oknie). W takich warunkach zachodzi silna absorpcja światła przez amyloidy, ale nie przez prawidłowe białka. Hańczyc wyjaśnia: „Odkryłem, że agregaty amyloidowe na wczesnym etapie tworzenia cechują się charakterystycznym sygnałem optycznym, który pozwala odróżnić je od bardziej dojrzałych form”. Ponieważ światło w zakresie bliskiej podczerwieni wnika do tkanek głębokich, a jego absorpcja nie powoduje uszkodzenia komórek, może stać się ono podstawą preferowanej techniki wykonywania tomograficznych skanów mózgu i wczesnego wykrywania agregacji białek.
Wczesna diagnostyka chorób neurodegeneracyjnych
Hańczyc opatentował metodologię, którą opracował na podstawie swoich odkryć. Założył też firmę typu spin-off. „Technologia ta umożliwia wykrywanie oligomerów amyloidowych, występujących na wczesnym etapie agregacji, w płynie mózgowo-rdzeniowym pobranym od pacjentów z chorobą Alzheimera”, mówi. Jego firma oceni poprawność technologii na podstawie większej liczby prób pobranych od ochotników, u których zaburzenia funkcji poznawczych mogą wystąpić w ciągu kolejnych 10–15 lat. Stypendia w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie” są niezwykle prestiżowe: przyznawane ryzykownym projektom, które mogą przynieść ogromne korzyści w przypadku powodzenia. Hańczyc odniósł sukces, a obecnie pracuje nad bezpiecznymi i nieinwazyjnymi narzędziami optycznymi do wykrywania procesów neurodegeneracyjnych. „Dzięki lepszemu zrozumieniu mechanizmów molekularnych wywołujących choroby neurodegeneracyjne możemy opracować nowe techniki wykrywania, kontroli i eliminacji czynników ryzyka. W oparciu o takie nowatorskie i skuteczne narzędzia będzie można prowadzić spersonalizowaną diagnostykę i leczenie”, podsumowuje Hańczyc.
