Wystarczy błysk: naukowcy wykorzystują impulsy świetlne do włączania i wyłączania szlaków sygnałowych w żywych komórkach

Prace nad finansowanym ze środków UE projektem R’BIRTH (Brain Imaging Return to Health) podjęto w celu przestudiowania mechanizmów molekularnych biorących udział w patologiach związanych z wiekiem. Członkowie zespołu badawczego poinformowali niedawno w czasopiśmie Nature Communications, że udało im się wzbudzić za pomocą błysków światła rezonans na szlakach sygnałowych komórek ssaków, co stanowi przełomowe osiągnięcie naukowe.

Posługując się techniką rezonansu, naukowcy byli w stanie kontrolować włączanie i wyłączanie szlaku sygnałowego, który umożliwia komórkom wchodzenie w interakcje ze środowiskiem. To osiągnięcie godne uwagi, bowiem szlaki sygnałowe mają wpływ na ekspresję choroby zwyrodnieniowej. Szczególnie ekscytującym aspektem tego sukcesu jest przekonanie, że to samo podejście można zastosować w stosunku do dowolnego obwodu komórkowego.

Nadzieje związane z rezonansem obwodów komórkowych

Jak czytamy w czasopiśmie »Nature Communications«, członkowie zespołu pracującego nad projektem R’BIRTH stworzyli narzędzia nazywane inhibitorami optogenetycznymi, które wykorzystują światło do sterowania regulatorami funkcji komórkowych, czyli tak zwanymi kinazami białkowymi, takimi jak kinaza domeny N-końcowej białka Jun
(JNK). Zespół wykazał, że wysłanie inhibitorowych błysków światła o określonej częstotliwości do JNK w cytoplazmie komórki skutkuje jednocześnie inhibicją ekspresji genów w jądrze, co wcześniej wydawało się niemożliwe.

Zmapowanie synchronizacji częstotliwości otwiera możliwość zastosowania inhibicji do całego szeregu obwodów sygnałowych, co może zaowocować postępami terapeutycznymi w takich dziedzinach jak leczenie onkologiczne. Zmiana częstotliwości inhibicji może także okazać się cennym orężem w walce z lekoopornością, która jest poważnym problemem dla branży, bowiem na opracowanie nowych leków potrzeba miliardów euro. Zespół badawczy aktywnie pracuje nad innowacjami w tej dziedzinie.

Zgłębianie mechanizmów molekularnych na rzecz lepszej diagnostyki i leczenia

R’BIRTH ma dwa główne cele badawcze. Po pierwsze zidentyfikować cele farmakoterapii oraz reagenty, które mogą oddziaływać na szlaki zaburzeń neurologicznych. Po drugie opracować innowacyjne obrazowanie do prezentowania zdarzeń powiązanych z depresją w mózgu. Projekt łączy biologiczne i medyczne techniki obrazowania z badaniami behawioralnymi i proteomiką (nauką zajmującą się badaniem białek) w celu zdefiniowania mechanizmów molekularnych utraty neuronów (związanej z wiekiem) i neurogenezy (powstawania neuronów). Techniki biotechnologiczne umożliwiają zespołowi opracowywanie nowych narzędzi do izolowania komórek neurogenicznych ze starszego mózgu, aby wspomagać badania na wczesnym etapie oraz ostatecznie poprawić diagnostykę i leczenie chorób neurodegeneracyjnych.

Wraz z wydłużaniem się średniej życia na świecie, rosną też związane z wiekiem zagrożenia dla zdrowia, między innymi spadek funkcji poznawczych, depresja i zaburzenia lękowe. Na podstawie danych z 2015 r. Organizacja Narodów Zjednoczonych przewiduje, że do roku 2030 liczba osób na świecie powyżej 60 roku życia wzrośnie o 56%, co łącznie oznacza około 1,4 miliarda ludzi. Do roku 2050 ta populacja ma wedle prognoz wzrosnąć ponad dwukrotnie w stosunku do 2015 r. i osiągnąć niemal 2,1 miliarda, a najsilniejszy odsetek wzrostu mają odnotować kraje rozwijające się.

Pomimo obciążenia systemów opieki zdrowotnej i potencjalnego rynku, jaki ta populacja stworzy, opracowywanie leków nie dotrzymuje kroku zapotrzebowaniu. Prócz złożoności prób klinicznych, jednym ze wskazywanych powodów tych niedostatków jest brak nowych perspektyw badawczych. Tę właśnie lukę pomaga wypełnić projekt R’BIRTH.

Więcej informacji:
witryna projektu