Szacuje się, że w Polsce ponad 300 tysięcy osób jest chorych na Alzheimera, a z powodu starzenia się społeczeństwa i zanieczyszczonego środowiska za 20 – 25 lat liczba chorych może ulec podwojeniu. Co to oznacza dla nas? Czy ten przykry scenariusz jest nam również pisany? W dzisiejszym artykule przyjrzymy się historii choroby oraz omówimy nowy innowacyjny projekt, który już wkrótce zrewolucjonizuje świat medycyny.
Choroba Alzheimera jest nieuleczalną chorobą neurodegeneracyjną tkanki mózgowej powodującą postępującą i nieodwracalną utratę funkcji umysłowych, w tym pamięci. Rozwija się przez wiele lat, stopniowo uszkadzając mózg i powodując, że chory nie jest w stanie samodzielnie funkcjonować. Jest bardzo ciężka do wykrycia, ponieważ na początkowym etapie objawy nie są jednoznaczne – przecież każdemu z nas zdarza się czasem coś zapomnieć. W miarę rozwijania się choroby następuje znaczne pogorszenie pamięci. Osoby chore mogą nie pamiętać imion swoich krewnych, ani że w ogóle znają te osoby. Chorzy potrafią włożyć portfel do lodówki, a klucze wyrzucić do śmieci, zupełnie nie zdając sobie z tego sprawy. Zdarzają się kłopoty z mową, orientacją w terenie i ciągłym powtarzaniem tych samych fraz i opowieści. W zaawansowanym stadium u chorych mogą wystąpić halucynacje, słyszenie głosów i otępienie. Niestety, pomimo licznych odkryć z obszaru medycyny i rozwoju technologii, nauka nadal nie znalazła skutecznego lekarstwa.
Historia Alzheimera
Pierwszą osobą, u której zdiagnozowano chorobę była Auguste Deter. W 1901r. mając niespełna 51 lat została przyjęta do szpitala dla umysłowo chorych we Frankfurcie. Była zdezorientowana, otępiała i miała urojenia. Po 5 latach zmarła w wyniku utraty zdolności umysłowych i pogłębiających się zmian behawioralnych. Po śmierci przeprowadzono sekcję jej mózgu, w którym odkryto duże nagromadzenie amyloidu, czyli szkodliwego białka powstającego w wyniku wyniszczających chorób, powodującego ucisk i uniemożliwienie wymiany substancji między krwią i komórkami. Dodatkowo w jej mózgu znajdowały się splątki neurofibrylarne (NFTs), czyli patologiczne, wewnątrzkomórkowe agregacje białek. Te dwa elementy – określane później blaszkami amyloidowymi (starczymi) i splątanymi białkami tau – stały się znakiem rozpoznawczym choroby neurodegeneracyjnej – Alzheimera. Zjawisko to ponad 100 lat temu zbadał i opisał niemiecki lekarz Alois Alzheimer.
Projekt NIH
Najnowszy projekt National Institutes of Health (NIH) ma na celu zrzeszenie najbardziej ambitnych profesorów biologii oraz naukowców zajmujących się badaniami nad chorobą i komórkami macierzystymi, aby wspólnie zjednoczyć siły w największym projekcie edycji genomu, jaki kiedykolwiek powstał. Trwające latami badania wyróżniły wiele rodzajów genów, które zwiększają ryzyko wystąpienia choroby Alzheimera i demencji starczej. Ustalenie, jak mają wpływ lub też jak się ze sobą łączą wymagałoby wielu lat badań laboratoryjnych. A co jeśli naukowcy zjednoczyliby się, by wspólnie wykorzystać swoją wiedze i zasoby do walki z tym „cichym mordercą”?
Biotechnologia rozwija się obecnie w dynamicznym tempie. Przełomem w walce z chorobą już w „zalążku” są indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste – iPSC (ang. induced pluripotent stem cells), wyhodowane w laboratorium i mogące tworzyć każdy rodzaj komórki w organizmie jak również zdolne do przekształcania się. Potrafią odrodzić się ze zwykłych dorosłych komórek na przykład skóry i przekształcić się w komórkę mózgową niosącą ze sobą oryginalne geny dawcy, co oznacza, że przechowują dziedzictwo genetyczne pierwotnej osoby – na przykład jej szansę na zachorowanie na chorobę Alzheimera. Badając te zależności i komórki iPSC możemy wskazać, co prowadzi do genetycznych przyczyn choroby Alzheimera i innych demencji, tym samym torując drogę dla terapii genowych. Inicjatywa iPSC Neurodegenerative Disease Initiative (iNDI) wspiera badania, które doprowadzą do opracowania ulepszonych metod leczenia i profilaktyki. Wszystkie wynikowe zbiory danych będą udostępnione online, tak aby każdy zainteresowany mógł je przeanalizować, a następnie rozbudować.
CRISPR
Przez dziesięciolecia naukowcy uważali, że najlepszym sposobem na pokonanie choroby jest pozbycie się tych toksycznych białek z mózgu. Niestety, teoria ta okazała się błędna. Jednym z najnowszych odkryć medycyny jest CRISPR (ang. Clustered Regularly-Interspaced Short Palindromic Repeats), czyli metoda pozwalająca na manipulację genomem danego organizmu, dzięki której można wycinać, wstawiać lub wymieniać geny. Korzystając z CRISPR, naukowcy w warunkach klinicznych mogą łatwo wstawić geny związane z chorobą Alzheimera do komórek iPSC – pochodzących od zdrowego dawcy lub osoby z wysokim ryzykiem demencji i obserwować, co się stanie – a to wszystko w próbówce. Podczas trwania projektu badacze mają podać ponad 100 różnych genów związanych z chorobą Alzheimera i demencjami starczymi do komórek iPSC pochodzących od zdrowych dawców. Zamiast badać komórki ludzi z chorobą Alzheimera, wstrzyknijmy normalnym zdrowym komórkom geny, które mogą przyczyniać się do tej choroby i obserwujmy jak zachowają się neurony. Liderem projektu jest dyrektor inżynierii komórkowej i doktor Bill Skarnes. Składa się on z dwóch faz. Pierwsza skupia się na komórkach inżynierii masowej edytowanych za pomocą CRISPR. Drugi to dokładna analiza powstałych komórek: na przykład ich genetyka, sposób aktywacji genów, rodzaje białek, które niosą i jak oddziałują. Badanie nie generuje tylko pojedynczych komórek. Wykorzystuje CRISPR do tworzenia całych linii komórkowych z genem Alzheimera, które mogą zostać przekazane następnemu pokoleniu, a następnie można je udostępniać laboratoriom na całym świecie, aby dalej doskonalić geny, które mogą mieć największy wpływ na zaburzenia. Faza druga iNDI jest jeszcze bardziej zawansowana, ponieważ zagłębia się w wewnętrzne funkcjonowanie tych komórek, aby wygenerować „kod” opisujący zachowanie ich genów i białek
Zaledwie dwie dekady temu inżynieria setek komórek związanych z chorobą Alzheimera i udostępnienie ich naukowcom z całego świata były mrzonką. Teraz dzięki rozwojowi biotechnologii jest to możliwe. Uczestnicy projektu wykonują ciężką pracę polegającą na zbudowaniu wszechświata komórek związanych z chorobą Alzheimera, z których każda jest wyposażona w gen, który może mieć wpływ na demencję. Autorzy badania twierdzą, że „tego typu analizy integracyjne mogą prowadzić do interesujących i wykonalnych odkryć”. Daje to szansę na prawdziwe zrozumienie choroby Alzheimera oraz obiecujące możliwości leczenia. Jest to niewątpliwie ogromny projekt inżynieryjny genomu, prowadzący do powstania całej biblioteki sklonowanych komórek niosących mutacje, które mogą prowadzić do choroby, a także ogromne źródło informacji do przyszłej profilaktyki i leczenia.
Podsumowując artykuł, Alzheimer jest jedną z najbardziej podstępnych i okrutnych chorób. Pomimo postępu technologicznego, dziesięcioleci badań i licznych odkryć naukowych, nadal nie znaleziono żadnego lekarstwa. Choroba wkrada się w niektóre starzejące się mózgi, stopniowo niszcząc ich zdolność do myślenia i rozumowania, zacierając wspomnienia i postrzeganie rzeczywistości. Alzheimer dopada coraz więcej osób. Szacuje się że w Europie liczba chorych przekroczyła już 6 milionów, a w ciągu następnych 20 lat jeszcze się podwoi. Problem starzenia się społeczeństwa powoduje rosnącą potrzebą zapewnienia wszechstronnego systemu diagnozowania chorób, metod leczenia i kompleksowej opieki medycznej. Projekt NIH ma na celu wprowadzenie genów odpowiedzialnych za chorobę do komórek macierzystych iPSC, a następnie obserwacji i analizy tego co się stanie. Ma to na celu stworzenie wielkich zbiorów ogólnodostępnych danych, które będą pomocne dla naukowców i lekarzy przy wdrażaniu odpowiedniego leczenia. Inicjatywy takie jak NIH napawają optymizmem. Miejmy nadzieje, że już niedługo Alzheimer odejdzie w zapomnienie.
