Badacze z Wrocławia i USA znaleźli drogę do zatrzymania rozpadu umierającej komórki

Naukowcy Politechniki Wrocławskiej i amerykańskiej firmy biotechnologicznej znaleźli sposób na zatrzymanie rozpadu umierającej komórki. W przeciwieństwie do znanych już inhibitorów, które oddziaływały też na zdrowe komórki, naukowcy stworzyli związki, które słabo do nich wnikają.

Sposób zatrzymania rozpadu umierającej komórki opracowali wspólnie członkowie zespołu dr hab. Marcina Poręby, prof. uczelni z Wydziału Chemicznego PWr, oraz grupy prof. Vishvy M. Dixita z Genentech, jednej z wiodących firm biotechnologicznych na świecie - o czym poinformowali przedstawiciele Politechniki Wrocławskiej.

Wyniki tych badań opisano w „Nature”.

W swoich badaniach naukowcy wykorzystali pory powstające w błonie komórki. Przez nie do środka przedostają się związki hamujące pyroptozę, czyli gwałtowną, zapalną śmierć komórkową.

Jak wyjaśnili naukowcy, pyroptoza jest mechanizmem obronnym organizmu. W jej trakcie enzymy (nazywane kaspazami prozapalnymi) przecinają białko gasderminę D, a jego fragmenty tworzą pory w błonie komórkowej. Przez błonę uwalniane są czynniki alarmujące układ odpornościowy. W konsekwencji komórka pęcznieje, a następnie się rozpada.

Proces ten pomaga zwalczać zagrożenia, ale jego nadmierna aktywacja może nasilać stan zapalny i uszkadzać tkanki. Naukowcy od dawna próbują więc hamować kaspazy. Dotychczasowe inhibitory przenikały jednak również do zdrowych komórek, co ograniczało ich skuteczność i bezpieczeństwo.

Zespoły PWr i Genentech zastosowały odwrotne podejście. Zaprojektowały związki, które bardzo słabo wnikają do zdrowych komórek. Dostają się do ich wnętrza dopiero wtedy, gdy rozpoczyna się pyroptoza i w błonie pojawiają się pierwsze pory.

„Najciekawszy etap projektu rozpoczął się od obserwacji, która początkowo nie pasowała do naszych założeń. Związek o bardzo niskiej przepuszczalności przez błony zdrowych komórek potrafił zahamować proces zachodzący w ich wnętrzu. Zamiast potraktować ten wynik jako anomalię, postawiliśmy hipotezę, że sam mechanizm pyroptozy otwiera związkowi drogę do komórki” – wyjaśnił, cytowany w komunikacie uczelni, profesor Politechniki Wrocławskiej Marcin Poręba.

Jak wyjaśnili naukowcy, po przedostaniu się do komórki inhibitor blokuje kaspazy i zatrzymuje powstawanie kolejnych porów. Naturalny system naprawczy może wówczas usunąć istniejące uszkodzenia błony. W doświadczeniach część uratowanych w ten sposób komórek zachowała zdolność do wzrostu przez kolejnych 12 dni. Sam podany inhibitor działał także wtedy, gdy zastosowano go kilka godzin po rozpoczęciu pyroptozy.

Wyniki eksperymentu wskazały, że u zwierząt, którym podano inhibitor KGR-53P, stężenia prozapalnych cytokin IL-1β i IL-18 we krwi były wyraźnie niższe.

Naukowcy zastrzegli, że KGR-3 i KGR-53P są związkami badawczymi, które wymagają dalszych badań. Zaś wyniki nie oznaczają, że powstał już lek przeciwko sepsie lub innym chorobom zapalnym. Odkrycie może jednak pomóc w poszukiwaniu bardziej precyzyjnych terapii chorób związanych z nadmierną pyroptozą.

Choroby, w przypadku których badacze nie wykluczają jego ewentualnego zastosowania w przyszłości, to m.in. na sepsa, zespół ostrej niewydolności oddechowej oraz COVID-19.

Chemiczna i enzymologiczna część projektu rozpoczęła się w zespole prof. Marcina Poręby na Wydziale Chemicznym. Tu opracowano założenia dotyczące budowy inhibitorów, przygotowano bibliotekę około stu związków i zbadano ich oddziaływanie z kaspazami. Dr Katarzyna Groborz opracowała na PWr inhibitory, które stały się podstawą dalszych prac, a po doktoracie wyjechała na staż podoktorski do Genentech. Tam prowadziła badania komórkowe.

„Najważniejszym odkryciem projektu było wykazanie, że pyroptozę można zatrzymać nawet po jej rozpoczęciu. Pokazaliśmy istnienie krótkiego okna terapeutycznego, w którym zahamowanie kaspaz przerywa ten proces i pozwala komórkom odzyskać zdolność do dalszego wzrostu i podziałów” – wyjaśniła dr Groborz.

Z kolei zespół Genentech odpowiadał m.in. za zaawansowane modele komórkowe, badania farmakokinetyczne, przygotowanie związków do podania oraz eksperymenty na zwierzętach.

Prace zespołu PWr były finansowane przez NCN w ramach grantu OPUS prof. Poręby.(PAP)

kak/ zan/

Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.

Czytaj cały artykuł u źródła — Nauka w Polsce