Gigantyczna mapa molekularna otwiera drogę do wyleczenia choroby Alzheimera i Parkinsona.

Choroby neurodegeneracyjne, takie jak choroba Alzheimera i Parkinsona, na które cierpi 57 milionów ludzi na całym świecie, stanowią jedno z największych zagrożeń dla zdrowia publicznego w krajach rozwiniętych. Wczesna diagnoza jest jednak trudna, a możliwości leczenia ograniczone . Po dziesięcioleciach badań ich biologia skrywa wiele tajemnic. Aby przyspieszyć zrozumienie tych zagadnień, powołano Globalne Konsorcjum Proteomiki Neurodegeneracji ( GNPC ), organizację finansowaną przez partnerstwa publiczno-prywatne, instytucje rządowe, fundacje i firmy farmaceutyczne. Dziś konsorcjum publikuje pierwsze wyniki zakrojonego na szeroką skalę projektu, zaprezentowanego w kilku badaniach opublikowanych w czasopismach „Nature Medicine” i „Nature Aging” .

Konsorcjum, do którego dane wniosły 23 grupy badawcze z całego świata, próbuje zrozumieć ogromną ilość informacji uzyskanych z ponad 40 000 próbek płynów, takich jak osocze krwi i płyn mózgowo-rdzeniowy, dzięki którym udało się wykonać 250 milionów pomiarów białka. Dzięki tym danym stworzono mapy pozwalające na porównanie obfitości białka w różnych chorobach neurodegeneracyjnych na dużą skalę, co pozwala na lepsze ich zdefiniowanie i zwalczanie.

„Wstępne analizy przeprowadzone z wykorzystaniem pierwszej wersji tego zestawu danych przyniosły już fundamentalne ustalenia. Wykazały one, że choroba Alzheimera, Parkinsona i otępienie czołowo-skroniowe mają szereg wspólnych szlaków związanych z odpowiedzią immunologiczną i stanem zapalnym. Jednak każda choroba charakteryzuje się również unikalnymi szlakami biologicznymi, które pozwalają na ich odróżnienie” – wyjaśnił Carlos Cruchaga, badacz z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w St. Louis (USA) i jeden z liderów konsorcjum.

Na przykład w chorobie Alzheimera zaobserwowano znaczącą rolę białka ARPC2, odpowiedzialnego za utrzymanie kształtu i struktury neuronów, a w chorobie Parkinsona stwierdzono wyraźne zmiany w odpowiedzi immunologicznej. W tej pierwszej fazie badań odkryto również białka, które zmieniają się nawet 20 lat przed pojawieniem się pierwszych objawów, a także profile proteomiczne związane ze zdrowym starzeniem się, które mogą pomóc nam zrozumieć, co chroni przed neurodegeneracją.

Analizy wykazały również powiązania między starzeniem się różnych narządów a chorobami neurodegeneracyjnymi. W przypadku choroby Alzheimera i otępienia czołowo-skroniowego stwierdzono, że mózgi niektórych osób wyglądają na starsze niż powinny i są one bardziej narażone na rozwój tej choroby. W chorobie Parkinsona stwierdzono również związek ze starzeniem się mięśni, co wskazuje, że neurodegeneracja nie jest zjawiskiem dotyczącym wyłącznie mózgu, ale jest powiązana z ogólnym procesem starzenia.

Analizy białek krwi mogą również pomóc w zrozumieniu heterogeniczności tych chorób. „Są osoby, u których pomimo obecności białka amyloidu w mózgu, choroba nie postępuje, i inne, u których postępuje, i nie wiemy, co odpowiada za tę różnicę” – wyjaśnia Marc Suárez-Calvet, badacz z Centrum Badań Mózgu βeta w Barcelonie (BBRC) i współautor jednego z badań opublikowanych dzisiaj. „Wstępne dane wskazują na wyraźne różnice w składzie białek krwi między osobami, u których choroba postępuje, a tymi, u których nie postępuje” – dodaje.

Jedno z badań dotyczyło również roli genu APOE ε4, tradycyjnie wiązanego z ryzykiem choroby Alzheimera, i wykazało, że odgrywa on również istotną rolę w innych chorobach neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Parkinsona i stwardnienie zanikowe boczne (ALS). Naukowcy zidentyfikowali sygnaturę białkową we krwi i płynie mózgowo-rdzeniowym osób z tymi schorzeniami, która charakteryzuje się przewlekłą aktywacją układu odpornościowego i nasilonym stanem zapalnym. Sugeruje to, że gen ten nie tylko zwiększa ryzyko choroby Alzheimera, ale także stanowi ogólną podatność biologiczną, która w połączeniu z czynnikami związanymi ze stylem życia może wywoływać różne rodzaje chorób neurodegeneracyjnych.

Aby usprawnić diagnostykę tych chorób, opracowano sygnaturę 256 białek w osoczu krwi, która pozwala ocenić stopień zaawansowania demencji. Sygnatura ta, obejmująca biomarkery związane z neuroplastycznością i aktywacją układu odpornościowego, sugeruje, że poza diagnozą kliniczną, we wszystkich tych chorobach zachodzą biologiczne procesy pogarszania się funkcji poznawczych, które można obiektywnie i nieinwazyjnie zmierzyć.

Wśród wyników znajdują się pewne intrygujące wnioski. Jedno z badań wykazało, że bariera krew-mózg, która chroni mózg przed szkodliwymi substancjami, staje się z wiekiem bardziej przepuszczalna, umożliwiając przedostanie się do mózgu większej ilości białek z krwi. Co ciekawe, przepuszczalność ta była większa u mężczyzn, jednak wiadomo, że ryzyko rozwoju demencji jest wyższe u kobiet.

Prace GNPC i prezentacja wstępnych danych to dopiero początek nowej ery badań nad tego typu chorobami. Chociaż uczestnicy mieli wyłączny dostęp do danych przez rok, będą one następnie dostępne do analizy dla całej społeczności naukowej. Ta duża liczba próbek, uzyskanych z dużych kohort z różnych części świata, ułatwi porównywanie wyników, aby zapewnić ich powtarzalność i użyteczność dla pacjentów. „To pierwszy opis tego, co mamy, ale najciekawsza część dopiero przed nami” – podsumowuje Suárez-Calvet. Wczesne biomarkery diagnostyczne, nowe cele dla skuteczniejszych leków i model medycyny precyzyjnej dostosowany do indywidualnych cech każdego pacjenta to tylko niektóre z obietnic dotyczących grupy chorób stanowiących coraz większe obciążenie.

Bill Gates, siła napędowa konsorcjum za pośrednictwem swojej fundacji, napisał artykuł, który towarzyszy artykułom naukowym opublikowanym dziś w czasopismach Nature , podsumowując ideę projektu: „Jesteśmy bliżej niż kiedykolwiek dnia, w którym diagnoza choroby Alzheimera nie będzie już wyrokiem śmierci, ale stanie się tak tylko wtedy, gdy będziemy nadal wspierać badaczy i ułatwiać im współpracę”.