Inne spojrzenie na dystrofię mięśniową

Dystrofia mięśniowa Duchenne’a to najczęstsza z chorób dziedzicznych dotykających chłopców. Spowodowana jest mutacjami w genie dystrofiny, jednego z białek niezbędnego do prawidłowego funkcjonowania mięśni szkieletowych. Brak dystrofiny powoduje nieodwracalny zanik (dystrofię) włókien mięśniowych, czego konsekwencją jest postępujące upośledzenie ruchowe, oddychania, a także funkcji serca, co prowadzi nieuchronnie do śmierci dotkniętych chorobą chłopców w wieku około 20 lat.

Poznanie nasilających uszkodzenie mięśni procesów zapalnych może pomóc w znalezieniu skutecznego sposobu terapii dystrofii. Projekt MAESTRO realizowany w Zakładzie Biotechnologii Medycznej Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego powstał na bazie wieloletnich zainteresowań zespołu oksygenazą hemową-1 (HO-1), jednym z kluczowych genów przeciwzapalnych, zaangażowanym także w procesach regeneracji uszkodzonych narządów. Nasze najnowsze badania, będące bezpośrednią podstawą projektu, pokazały ponadto, że HO-1, m.in. poprzez tlenek węgla, jeden z jej produktów, wpływa silnie na ekspresję microRNA sterujących procesami różnicowania mioblastów – komórek prekursorowych mięśni szkieletowych.

Mioblasty myszy w odpowiednich warunkach różnicują do włókien mięśniowych, wykazujących ekspresję miozyny (wydłużone, zielone komórki na lewym zdjęciu). W mioblastach ze zwiększoną ekspresją HO-1 (prawe zdjęcie), proces różnicowania jest upośledzony

W badaniach wykorzystujemy kilka szczepów myszy pozbawionych genów, jak sądzimy kluczowych dla badanych interakcji. Procesy uszkodzenia i regeneracji mięśni sprawdzamy u myszy bez HO-1, czynnika transkrypcyjnego Nrf2 (indukującego ekspresję HO-1), miR-146a lub miR-378, a także u myszy bez dystrofiny (mdx). Zamierzamy uzyskać, poprzez krzyżowanie z myszami mdx, zwierzęta pozbawione równocześnie dwóch genów, co pozwoli na lepsze zbadanie roli Nrf2, HO-1, miR-146 i miR-378 w procesach zachodzących w dystrofii. Planujemy zastosować strategie terapii genowej i komórkowej, wykorzystując m.in. indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (iPSC – ang. induced pluripotent stem cells). Komórki takie, mające zdolność do różnicowania się do komórek wyspecjalizowanych czyli także mięśni, uzyskuje się poprzez genetyczne reprogramowanie np. hodowanych komórek skóry. Ta metoda, za opracowanie której została przyznana w roku 2012 nagroda Nobla, a stosowana przez nasz zespół od kilku lat, posłuży nam do otrzymania zarówno iPSC myszy jak i pacjentów z dystrofią. W iPSC pozbawionych genu dystrofiny wykonamy następnie korekcję jej niedoboru poprzez transfer skróconej formy genu (mikrodystrofiny), a także sprawdzimy możliwość ulepszenia właściwości iPSC poprzez dodanie kolejnych genów, np. miR-378. Mioblasty, otrzymane ze zmodyfikowanych iPSC będziemy następnie podawać myszom chorym na dystrofię z myślą o poprawie wydolności ich mięśni.

Kolonie ludzkich iPSC, rosnące na podłożu innych komórek, tworzących tzw. warstwę odżywczą. Komórki iPS charakteryzują się obecnością charakterystycznych markerów (uwidocznionych kolorem czerwonym)

Przypuszczamy, że poprzez zbadanie mechanizmów regulowanych przez Nrf2 i HO-1 oraz związanych z nimi microRNA lepiej poznamy dynamikę procesów zapalnych zachodzących w trakcie uszkodzenia mięśni. Mamy nadzieję, że badania te będą mogły przyczynić się do opracowania skuteczniejszych sposobów ograniczania postępu choroby.

Prof. dr hab. Józef Dulak

Jest kierownikiem Zakładu Biotechnologii Medycznej na Wydziale Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii UJ. Jest doktorem honoris causa Uniwersytetu w Orleanie we Francji (2012), członkiem-korespondentem PAU (od 2011), prezydentem European Vascular Biology Organisation (EVBO) (od 2013). Jego zainteresowania dotyczą komórek macierzystych, biologii i medycyny naczyniowej, terapii genowej i komórkowej, nowotworów, mikroRNA, mechanizmów zapalenia.

Zespół Zakładu Biotechnologii Medycznej WBBiB UJ

Data publikacji: 02.01.2014