Piše dr. Petra Sušjan Leite prejemnica Loreal-Unescove štipendije Za ženske v znanosti 2020

β-katenin: običajno ga povezujejo z rakavimi obolenji. Nekoliko manj znano pa je, da njegovo pomanjkanje pri otrocih lahko povzroča hudo kognitivno in motorično zaostalost.

Spet se pozno v noč ubadam s tem problematičnim proteinom, ki se dobro zaveda svoje nepogrešljivosti. Ima namreč ključno vlogo v tem, da celice v naših tkivih ostajajo čvrsto pritrjene druga na drugo, hkrati pa deluje kot pomemben člen signalne poti, ki vodi naš zgodnji embrionalni razvoj. Celice njegovo delovanje strogo uravnavajo tako, da ga sproti razgrajujejo, saj se namreč kaj rad v celicah nakopiči in s prekomerno aktivacijo onkogenov povzroči rakava obolenja. Njegov patološki repertoar je milo rečeno obsežen: jetrni rak, rak debelega črevesa in danke, rak jajčnikov, rak dojke, pljučni rak, tumorji v možganih.  

Poleg te temne plati ima β-katenin tudi … drugo temno plat. Problematična namreč ni le njegova prekomerna akumulacija v celicah, temveč tudi njegovo pomanjkanje.Slednje namreč pri otrocih povzroča redek sindrom, ki je po genu, ki nosi zapis za ta protein, poimenovan sindrom CTNNB1. Zanj je podobno kot pri cerebralni paralizi značilen zavrt nevrološki razvoj. Še več, podobnost s cerebralno paralizo je tolikšna, da brez analize pacientove DNK pravzaprav ni mogoče dobro ločiti med tema dvema boleznima. To sproža pomisleke, kako razširjen je v resnici sindrom CTNNB1 in koliko bolnikov posledično napačno diagnosticiranih. Pomanjkanje β-katenina je pri otrocih, ki trpijo za tem sindromom, posledica mutacije na eni izmed obeh različic oziroma alelov gena CTNNB1 in tega, da drugi, nemutiran alel, sam ne more proizvesti zadostne količine β-katenina.

Mutacija pri teh otrocih ustavi tvorbo β-katenina na podlagi njegove aminokislinske kode, še preden se uspe zviti v svojo delujočo obliko. En majhen molekulski STOP znak, postavljen na napačno mesto ob glavni RNK prometnici v smeri delujočega β-katenina zadošča, da se rodi deček, ki kognitivno in motorično ne more napredovati enako hitro kot njegovi vrstniki. Velika mera požrtvovalnosti pa je potrebna, da njegova mati v vsega skupaj letu dni brez predhodnega biokemijskega znanja uspe povezati mednarodno skupino znanstvenikov, ustanoviti fundacijo CTNNB1, zbrati finančna sredstva, sprožiti pričetek razvoja genske terapije za to bolezen, se dogovoriti za pripravo ustreznega mišjega modela bolezni za testiranje genske terapije, obenem pa še spisati znanstven članek o tem sindromu.

Ker zdravila za ta sindrom ni, znanstveniki, ki smo povezani v iniciativi, vsak v okvirih svoje stroke raziskujemo, kako kar najhitreje do njega. Glede na karakteristiko bolezni si trenutno velja največ obetati od t.i. genske nadomestne terapije, ki jo za zdravljenje sindroma CTNNB1 razvijajo raziskovalci Univerze v Sydneyu in Inštituta Children’s Medical Research v Avstraliji. Cilj te terapije je nadomestiti manjkajočo količino proteina preko dodatne kopije zdravega gena, ki jo do celic dostavimo z virusnimi vektorji tipa AAV (angl. Adeno-associated virus). Pri tej terapiji je treba poiskati konsenz med velikostjo genskega zaporedja, saj imajo dostavni virusni vektorji omejeno kapaciteto, in ohranitvijo čim več tistih elementov gena, ki uravnavajo njegovo izražanje, da se prepreči morebitno onkogeno delovanje. S takšnim tipom terapije uspešno zdravijo že marsikatero bolezen, nenazadnje jo je prejel tudi mali Kris za zdravljenje spinalne mišične atrofije.

Na Kemijskem inštitutu pa se trenja β-kateninskega oreha lotevamo z nekoliko drugačnimi pristopi. Med drugim želimo na primer razviti sistem za natančno popravljanje CTNNB1 mutacij, in sicer s pomočjo trenutno zelo vroče tehnologije CRISPR/Cas, delovanje katere lepo ponazori zdaj že nekoliko obrabljena analogija z molekulskimi škarjami. Moje misli (in v negodovanje sodelavcev tudi precejšen prostor v skupni skrinji) pa trenutno najbolj zapolnjuje pristop, s katerim skušamo mutacije zaobiti na ravni genskega prepisa. V ta namen načrtujemo t.i. proti-smiselne oligonukleotide ASO (angl. Anti-sense oligonucleotides), kratka zaporedja RNK, ki z vezavo na prepisujoči se gen povzročijo kratek stik v procesu spajanja kodirajočih delov prepisa (eksonov) in posledično preskok ali vključitev zželjenih eksonov. Spodbudno je, da so zdravila na osnovi ASO že klinično dostopna, med njimi je najbolj znan eteplirsen za zdravljenje Duchennove mišične distrofije, zelo odmeven pa je bil tudi milasen, prvo povsem personalizirano zdravilo, ki so ga za deklico Milo z Battenovo boleznijo razvili v sloviti pediatrični bolnišnici Boston Children´s Hospital in je za nekaj let čudežno podaljšal njeno življenje.

Razvite sisteme popravljanja mutacij iz vseh pristopov nameravamo testirati v matičnih celicah, ki so bile z reprogramiranjem pridobljene iz bolnikovih krvnih celic in zato nosijo bolezensko mutacijo v CTNNB1. Iz takšnih celic lahko nato v postopku njihove diferenciacije pridobimo organoide oz. preproste 3D replike možganskega tkiva, kot je to že uspelo raziskovalcem v Avstraliji. Preden ti lahko postanejo uspešen model za testiranje, je treba ugotoviti, kakšne fenotipske lastnosti bolezni se na njih lahko spremljajo, nato pa pokazati izboljšanje teh lastnosti po dostavi popravljalnih sistemov z virusnimi vektorji.

Kako torej ukrotiti β-katenin? Vsem je jasno, da težko. Razočaranja ob neuspelih eksperimentih so del vsakdana. A motivacija ostaja velika, saj se nekje vendarle mora skrivati način, kako izpuliti tisti nesrečni STOP znak in ga postaviti na pravo mesto ob prometni β-kateninski poti.  

 

Podpornik objave: