Choroba Parkinsona: zmodyfikowane białko działa jak lek
Nowe badania, opublikowane w czasopiśmie Neurobiologia molekularna, oferuje obiecującą nową strategię przywracania funkcjonalnego poziomu dopaminy w mózgu: zmianę naturalnie występującego białka tak, aby mogło dostać się do komórek mózgowych i być używane jako lek.
Choroba Parkinsona, postępujący osłabiający stan neurologiczny dotykający około 1 miliona ludzi w Stanach Zjednoczonych, jest spowodowany utratą neuronów wytwarzających dopaminę.
Obecnie naukowcy poszukują strategii zastępowania lub przywracania ich funkcjonalności lub podnoszenia poziomu dopaminy, która jest neuroprzekaźnikiem kluczowym do kontrolowania ruchu.
Na przykład ostatnio naukowcy wykorzystali światło do kontrolowania leku, który blokuje określone receptory w mózgu. Blokowanie tych receptorów zwiększa poziom dopaminy.
Inne badania wykorzystywały witaminę B-3 w celu powstrzymania śmierci neuronów wytwarzających dopaminę lub sugerowały, że zwiększanie dopaminy tylko w krótkich seriach, a nie stale, może pomóc kontrolować ruch.
Teraz nowe badanie przyjmuje inne podejście. Bazując na wcześniejszych badaniach, w których białko o nazwie Nurr1 było obiecującym lekiem na chorobę Parkinsona, międzynarodowy zespół naukowców zmienił białko w taki sposób, aby mogło dostać się do komórek mózgowych.
W tej formie naturalnie występujące białko może pomóc przetrwać neuronom dopaminergicznym, wyjaśniają naukowcy w artykule, którego pierwszym autorem był Dennis Paliga z grupy roboczej Molecular Neurobiochemistry na Ruhr-Universität Bochum w Niemczech.
Modyfikacja białka Nurr1
Paliga i zespół wyjaśniają, że Nurr1 jest czynnikiem transkrypcyjnym, który odgrywa istotną rolę w rozwoju i utrzymaniu neuronów wytwarzających dopaminę w obszarze mózgu zwanym istota czarną.
Wcześniejsze badania, do których odwołują się autorzy, wykazały niedobór białka Nurr1 w przypadkach choroby Parkinsona, co prowadzi do przekonania, że uzupełnianie poziomów Nurr1 może być dobrą strategią terapeutyczną.
Czynniki transkrypcyjne pomagają komórkom rozwijać się, wiążąc się z DNA w jądrze i „decydując”, które geny są dekodowane, tak aby tworzyły białka.
Jednak w swojej naturalnej postaci Nurr1 nie może dostać się do komórek z zewnątrz. Dlatego Paliga i zespół szukali sposobów, aby nadać mu „impuls sygnału”, który skłoniłby go do tego.
Dołączanie fragmentu białka utworzonego z bakterii Bacillus anthracis Nurr1 okazał się „impulsem”, którego szukali badacze.
„Fragment białka bakteryjnego, którego użyliśmy, nie wywołuje chorób” - stwierdza korespondujący autor Rolf Heumann. „[Ja] t tylko zawiera polecenie przetransportowania czegoś do celi” - dodaje.
Kiedy zmodyfikowane białko dostaje się do komórki, odłącza się od fragmentu białka bakteryjnego, swobodnie kierując się do genów, które wprawiają w ruch produkcję dopaminy.
Jak zmieniony Nurr1 zatrzymuje neurodegenerację
Dokładniej, dalsze testy laboratoryjne przeprowadzone przez Paligę i współpracowników ujawniły, że podanie zmodyfikowanej wersji Nurr1 zwiększyło poziom enzymu kluczowego dla syntezy dopaminy, procesu często przerywanego w chorobie Parkinsona.
Enzym nazywany jest hydroksylazą tyrozynową. Hodowle komórkowe ujawniły, że komórki traktowane Nurr1 wytwarzały więcej tego enzymu niż ich nietraktowane odpowiedniki. Jednak traktowanie komórek białkiem zmniejszyło również produkcję innego białka znanego jako Nur77, które reguluje śmierć komórki.
Na koniec naukowcy przetestowali wpływ Nurr1 na neurony wytwarzające dopaminę, które zostały potraktowane neurotoksyną, aby zasymulować skutki choroby Parkinsona. Zmodyfikowany Nurr1 zatrzymał degenerację neuronów.
„Te odkrycia”, wyjaśniają autorzy badania, „mogą mieć znaczenie dla jądrowego dostarczania czynnika transkrypcyjnego Nurr1 w kontekście leczenia opartego na białkach w chorobie Parkinsona”.
Współautor badania Sebastian Neumann - który jest związany z grupą roboczą Molecular Neurobiochemistry - również komentuje wyniki.
„Mamy nadzieję, że w ten sposób utorujemy drogę dla nowej terapii choroby Parkinsona […] Jednak nasze białko fuzyjne Nurr1 może po prostu rozpocząć prace nad nowym podejściem”.
Sebastian Neumann
„Pozostaje jeszcze wiele kroków do podjęcia w celu wyjaśnienia, czy zmodyfikowane białko dociera konkretnie do właściwych komórek mózgu i jak można je zastosować” - podsumowuje Neumann.
