Odstranění jediného proteinu mění astrocyty na neurony a otevírá novou cestu k léčbě Parkinsonovy choroby

Parkinsonova choroba se vyznačuje úbytkem dopaminergních neuronů v černé substanci středního mozku, které se významně podílí na řízení motorických funkcí. Zatímco je většina současných terapií zaměřena na omezení degenerativních procesů, nebo na ochranu potenciálně ohrožených neuronálních okruhů, nová metoda by mohla ztracené neurony nahradit a poškozené okruhy obnovit.

Vše začalo studiem proteinu PTB (polypyrimidine tract-binding protein), kterému se na Kalifornské univerzitě v San Diegu věnoval Xiang-Dong Fu a jeho tým.

Protein PTB je jedním z proteinů ovlivňujících „zapínání“ a „vypínání“ jednotlivých genů. Při studiu podobných látek vědci často ovlivňují hladinu zkoumaného proteinu, a následně pozorují změny, které různé hladiny proteinu v buňkách vyvolají. Pro účely podobných experimentů se Fu a jeho tým rozhodli připravit buněčnou linii fibroblastů (snadno kultivovatelných buněk vazivové tkáně, často používaných pro vědecké pokusy), trvale pozbývající protein PTB.

Růst takto modifikovaných buněk byl sice pomalý, ale po několika týdnech vědci zpozorovali něco skutečně nečekaného. V misce s buněčnou kulturou nebyly téměř žádné fibroblasty a místo nich zůstala plná neuronů. Touto šťastnou náhodou bylo zjištěno, že delece jediného genu (kódujícího protein PTB) stačí k přeměně některých myších i lidských buněk přímo na neurony.

Na základě takto překvapivého zjištění se tým vědců rozhodl své poznatky aplikovat způsobem, který by se jednou mohl stát novou metodou léčby Parkinsonovy choroby a dalších neurodegenerativních onemocnění.

Vědci nejprve připravili sekvenci antisense DNA, komplementární k sekvenci RNA, která kóduje protein PTB. Tato uměle vytvořená sekvence se selektivně váže na sekvenci RNA náležící PTB proteinu a znemožňuje tak jeho syntézu. Tuto sekvenci potom vědci prostřednictvím neinfekčního viru vpravili do středního mozku myší, u kterých byl uměle vyvolán stav podobný Parkinsonově chorobě.

Modelování Parkinsonovy choroby se běžně provádí cílenou chemickou ablací dopaminergních neuronů, která způsobuje symptomy podobné Parkinsonově chorobě, jako je ztráta některých motorických funkcí. Kontrolním skupinám myší byl vpraven buď prázdný virus, nebo virus obsahující nerelevantní sekvenci.

U myší, které obdržely aktivní sekvenci DNA, blokující syntézu proteinu PTB, došlo k přeměně části astrocytů na neurony. To vedlo k nárůstu počtu neuronů přibližně o 30 %. Hladina dopaminu rovněž vzrostla, a to na hodnotu srovnatelnou s normálními myšmi.

Po jediné terapii se motorické funkce do tří měsíců vrátily do normálu a myši zůstaly bez symptomů Parkinsonovy choroby po zbytek života. Naproti tomu u myší z kontrolních skupin nebylo zlepšení stavu pozorováno. Ačkoliv modelový systém přesně nevystihuje všechny aspekty Parkinsonovy choroby, jsou tyto výsledky důkazem využitelnosti metodiky, kterou Fu a jeho tým hodlají dále rozvíjet.

Výsledky této studie byly dne 24.6. 2020 publikovány v prestižním časopise Nature.

„Je mým snem dostat tuto metodu až do fáze klinického testování a vyzkoušet tento způsob léčby Parkinsonovy, ale i mnoha dalších chorob, spojených s úbytkem neuronů, jakými jsou například Alzheimerova či Huntingtonova choroba. A co víc - co kdybychom mohli odstraněním proteinu PTB korigovat defekty v jiných částech mozku a léčit tak například vrozené defekty mozku?“,„Hodlám strávit zbytek svojí kariéry hledáním odpovědí na tyto otázky,“ komentuje vedoucí týmu Xiang-Dong Fu

Zdroj: sciencedaily.com

Originální publikace: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2388-4

Zdroj titulní fotografie: Robina Weermeijer, Unsplash