Foto: Facebook

TIM ZNANSTVENIKA iz Cambridgea pod vodstvom naše dr. Anđele Šarić otkrio je da se naslage, odnosno plakovi u mozgu koji uzrokuju Alzheimer i Parkinson, ali i neke druge bolesti, nakon što se jednom stvore u starosti, počinju samoumnažati tako da se bolest dalje ubrzano razvija.

Ova studija po prvi put daje jasan odgovor na pitanje zašto neke neurodegenerativne bolesti, iako im obično treba više desetljeća da se pojave, u starosti vrlo brzo napreduju. Ona bi također trebala omogućiti da se pronađu lijekovi za njih.

Prema radu, objavljenom u prestižnom znanstvenom časopisu Nature Physics (IF 18.791), za pojavu prvih nakupina amiloidnih fibrila treba oko 60 godina, no nakon što se oni pojave, kreće njihovo samoumnažanje što dovodi do eksponencijalnog rasta plakova i naglog napredovanja amiloidnih bolesti. Ovaj proces uključuje brojne probleme utemeljene na nakupljanju proteina, među kojima i Alzheimera i Parkinsona.

Sposobnost bioloških molekula poput DNK i RNK da se umnožavaju temelj je života. To je proces koji uobičajeno uključuje vrlo složene mehanizme. Međutim, neke proteinske strukture uspijevaju se umnožavati i bez složenih pomoćnih mehanizama. U njih spadaju malena proteinska vlakna – fibrili – koji uzrokuju neurodegenerativne bolesti poput Alzheimera i Parkinsona.

Tim s Cambridgea otkrio je da su naizgled vrlo složeni procesi samoreplikacije fibrila u biti vođeni jednostavnim mehanizmom nakupljanja zdravih proteina na površini postojećih fibrila.

'Samoreplikacija je proces u kojem objekt sam stvara svoje kopije. Zamislite primjerice da u proizvodnji bicikla sastavite samo jedan, a da on potom nastavi stvarati vlastite kopije od nasumično porazbacanih dijelova. Upravo to događa se s proteinskim plakovima vezanim uz neurodegenerativne bolesti: stvaranje prvog plaka je vrlo sporo i tipično traje desetljećima, no kada se jednom stvori, on nastavlja proizvoditi vlastite kopije bez ikakve daljnje pomoći. Taj je proces zbog navedenog mehanizma jako teško zaustaviti; on dovodi do eksponencijalnog rasta toksičnih proteinskih nakupina i progresije bolesti', objasnila je za Index dr. Šarić.

Self-replication of a protein fibril: computer simulation from Andela Saric on Vimeo.

Naša znanstvenica kaže da je samoreplikacija proteinskih plakova pri put evidentirana 2013. godine, no tada još nije bila objašnjena.

'Mi smo koristili računalne simulacije kako bismo pronašli minimalan sustav u kojem samoumnažanje plakova postaje moguće, što nas je uputilo na prave eksperimente koje je trebalo izvesti. Koristeći kombinaciju računalnih simulacija i biofizikalnih eksperimenata, objasnili smo način na koji se proces odvija. Naš glavni zaključak je da nakupljanje zdravih proteina na površini plakova uzrokuje njihovo umnažanje - što ima više zdravih proteina nataloženih na postojećem plaku, to će umnažanje biti brže', pojasnila je Šarić.

Ovaj princip općenito vrijedi za sve bolesti koje uzrokuju amiloidni plakovi. No promjene na proteinu uzrokovane genetskim mutacijama ili načinom života taj proces mogu dodatno ubrzati.

'Samoumnažanje je iznimno osjetljivo na okolinu u kojoj se nalazi, a svaka osoba ima malo drugačiju staničnu okolinu, što znači da bi ga u principu trebalo biti moguće kontrolirati relativno blagim intervencijama. Starenje i način života potencijalno utječu na stvaranje uvjeta koji su više ili manje pogodni za proces samoumnažanja. Samoreplikacija patoloških proteinskih nakupina poznata je otprije i u znatno drugačijoj bolesti: proteinski fibrili koji uzrokuju srpastu anemiju se samoumnažaju. Budući da su naši zaključci generalni te da se odnose na otkrivanje osnovnog fizikalnog mehanizma samoumnažanja proteina, vjerujemo da su primjenjivi i u tom slučaju. Postoji mogućnost da je slična replikacije problematičnih nakupina u pozadini mnogih drugih patologija, samo još do sada nije dokumentirana', rekla je Šarić.

Već se traži lijek

Naša perspektivna znanstvenica kaže da bi razumijevanje ovog procesa trebalo omogućiti da se on lakše kontrolira jer postaje jasno na što treba utjecati. To bi u konačnici trebalo omogućiti otkrivanje novih lijekova.

'Naš je zaključak da bi trebalo djelovati na nakupljanje zdravih proteina na površini plakova. Moji kolege u eksperimentalnom laboratoriju već rade na molekulama koje smanjuju interakciju zdravih proteina i plakova, kao i na molekulama koje bi obavijale plakove i time ih štitile od nakupljanja novih proteina', kaže naša znanstvenica.  

Šarić za Index ističe da joj je u ovom radu posebno bila zanimljiva njegova interdisciplinarna narav.

'Među autorima ima kemičara, fizičara, biologa te čak jedan matematičar. Rad uključuje računalne simulacije, raspisivanje fizikalne teorije na papiru i, naravno, kvantitativne biološke eksperimente. Priroda ne vodi računa o tome kako smo mi podijelili discipline pa najzanimljivija pitanja zahtijevaju kreativne pristupe i otvorene umove iz svih područja. To, naravno, podrazumijeva suradnju cijelog niza znanstvenika u timu. Nadam se da ću takav način rada prenijeti i na svoje studente', poručila je Šarić.

Alzheimerova bolest zahvaća oko 10% osoba starijih od 65 godina. Procjenjuje se da je danas u Hrvatskoj ima oko 80.000 ljudi. Kako ljudi sve duže žive, odnosno kako populacija sve više stari, ona postaje sve veći problem kvalitete života, ali i sve veće opterećenje za zdravstvene sustave.

Najnovije znanstvene procjene govore da bi do 2020. u svijetu moglo biti 43 milijuna oboljelih, do 2040. čak 81 milijun, a do 2050. preko 115 milijuna.

Kratka biografija

Anđela Šarić diplomirala je kemiju na PMF-u u Zagrebu, doktorirala je kemijsku fiziku na Sveučilištu Columbia u New Yorku, a postdoktorirala na Sveučilištu Cambridge u Engleskoj, gdje trenutno istražuje i predaje. Od svibnja je u procesu osnivanja svoje istraživačke grupe na University College London, gdje se prva generacija doktoranada priključuje grupi u rujnu.

Popratne ilustracije za članak radio je mladi hrvatski liječnik i umjetnik, dr. med. Ivan Barun.