Nasze magazyny
Ku dużemu zaskoczeniu środowiska naukowego, neurobiolodzy z Massachusetts General Hospital w Bostonie, Rudolph Tanzi i Doo Yeon Kim, zdołali uzyskać "alzheimera na talerzu", a dokładniej - na szalce Petriego, gdzie ludzkie komórki mózgowe hodowane w warunkach in vitro wykształciły struktury charakterystyczne dla tej choroby.
Kluczem do sukcesu okazał się pomysł hodowania komórek mózgowych w żelu, który pozwolił im wykształcić trójwymiarową sieć połączeń, zbliżoną do sieci neuronów w mózgu. Po wprowadzeniu do neuronów genów choroby Alzheimera zaobserwowano w ciągu kilku tygodni pojawianie się blaszek amyloidowych, a następnie - skręconych w zwoje splątków neurofibrylarnych, a więc dwóch podstawowych struktur charakterystycznych dla choroby Alzheimera.
Przełom w leczeniu choroby Alzheimera?
Powodzenie eksperymentu może mieć przełomowe znaczenie dla badań nad tą chorobą, jak również dla opracowania skutecznych leków. Do tej pory najlepszym materiałem badawczym, jaki mieli do dyspozycji naukowcy, były myszy, u których jednak choroba Alzheimera przebiega w nieco odmienny sposób niż u ludzi.
Oczywiście, hodowla komórek w szalce Petriego również nie jest idealnym modelem mózgu, chociażby dlatego że nie ma pewnych istotnych komponentów, takich jak komórki układu odpornościowego, które najprawdopodobniej także przyczyniają się do postępu zmian mózgowych w chorobie Alzheimera. Metoda in vitro umożliwia jednak szybkie, łatwe i tanie testy leków, które mogłyby powstrzymywać proces degeneracji komórek mózgowych, choć decydującym momentem będzie ostateczne potwierdzenie skuteczności tych leków u osób chorych.
Nowe obiecujące kierunki badań
Dr Tanzi rozpoczyna właśnie ambitny projekt przetestowania 1200 leków dostępnych na rynku i 5000 leków znajdujących się w fazie eksperymentalnej. Takie przedsięwzięcie było dotąd niemożliwe, gdyż w badaniach na myszach test skuteczności jednego leku trwa około roku. Hodowle in vitro pozwolą natomiast przetestować setki tysięcy leków w ciągu kilku miesięcy.
Odkrycie dr Tanziego posłużyło już do sprawdzenia skuteczności leków hamujących produkcję amyloidu - białka odkładającego się w postaci blaszek. Niektóre z tych leków znajdują się obecnie na etapie testów klinicznych i ich skuteczność u ludzi nie została jeszcze stwierdzona, podczas gdy inne okazują się zbyt toksyczne. Być może wśród istniejących już leków na inne schorzenia uda się znaleźć taki, który - gwarantując sprawdzone bezpieczeństwo - będzie też przeciwdziałał rozwojowi choroby Alzheimera. Obiecującym kierunkiem poszukiwań może być też farmakologiczne blokowanie enzymu pośredniczącego w tworzeniu splątków neurofibrylarnych w odpowiedzi na pojawianie się w mózgu blaszek amyloidowych.
Odkryć mechanizm działania genu APOe4
Eksperymenty in vitro otwierają też nowe perspektywy badań nad wpływem genów predysponujących do choroby Alzheimera, a szczególnie genu APOe4, który - jak się ocenia - odpowiedzialny jest za połowę przypadków tej choroby. Mechanizm jego działania wciąż jednak pozostaje niewyjaśniony.
Dr Tanzi i jego współpracownicy użyli do swych badań ludzkich embrionalnych komórek macierzystych, mogących dawać początek wszelkim innym typom komórek organizmu, i dzięki odpowiedniej stymulacji chemicznej wyhodowali z nich neurony. Pod wpływem genów choroby Alzheimera neurony te zaczęły produkować nadmierne ilości białka - beta-amyloidu - odkładającego się w postaci blaszek, a te z kolei stawały się czynnikiem wyzwalającym tworzenie splątków. O powodzeniu eksperymentu zadecydowało zastosowanie żelu, gdyż we wcześniejszych badaniach in vitro, prowadzonych w środowisku płynnym, nie dochodziło ani do tworzenia sieci neuronowych, ani do powstawania blaszek czy splątków.
Potwierdzenie ważnej hipotezy
Wyniki eksperymentów dr Tanziego rzucają nowe światło na spór dotyczący mechanizmu zmian zachodzących w komórkach mózgu w przebiegu choroby Alzheimera. W myśl hipotezy sformułowanej 30 lat temu przez George'a Glennera to właśnie akumulacja beta-amyloidu prowadzi do powstawania blaszek, a reakcją neuronów jest tworzenie splątków. Dotąd brak było jednak potwierdzających tę hipotezę dowodów. W doświadczeniach na myszach poddanych działaniu ludzkich genów alzheimera uzyskiwano nadmierną produkcję beta-amyloidu i tworzenie blaszek, splątki jednak nigdy nie powstawały. Mogło to sugerować, iż sam beta-amyloid nie wystarcza do ich tworzenia. Z drugiej strony jednak, przyczyną takich rezultatów mogła być po prostu zbyt duża odmienność gatunkowa ludzi i myszy. Ponad 20 leków, uznanych za skuteczne na podstawie badań na myszach, okazało się zupełnie nieprzydatnych w leczeniu choroby Alzheimera u ludzi.
Rozbieżności te próbowano wyjaśnić, wysuwając inne hipotezy, takie jak patologiczna degeneracja białka tau w neuronach lub też rola czynników pośrednich, warunkujących związek pomiędzy obecnością blaszek a powstawaniem splątków neurofibrylarnych.
Eksperyment badaczy kierowanych przez dr Tanzi wykazał jednak słuszność najprostszej hipotezy, w myśl której obecność blaszek amyloidowych jest wystarczającym warunkiem tworzenia splątków. Przed naukowcami stoi teraz jednak kolejne wielkie wyzwanie: jak w praktyce uzyskać skuteczność leczenia porównywalną do tej, jaką badane leki wykazują w warunkach in vitro?
