Še pomnite Alzheimerja, bakterije?
Pozdravljeni v novi epizodi oddaje Frequenza della scienza, v kateri se bomo spoznavali s spominom. Natančneje, govor bo o raziskavah bakterijskega spomina in diagnostiki ter imunoterapiji Alzheimerjeve bolezni. V prvem delu oddaje se bomo posvetili bakterijskemu spominu. Še preden pa na valovih Radia Študent zajadramo na to razmeroma novo področje raziskovanja, spomin bolj splošno predstavimo.
Spomin lahko opišemo kot miselne procese, ki omogočajo hranjenje in ponovni priklic informacij. Kompleksnejši večcelični evkarionti informacije o preteklih izkušnjah hranijo s pomočjo živčnega sistema. Spomin jim omogoča učenje in olajša sprejemanje odločitev v spreminjajočem se okolju. Eden od načinov vzpostavitve trajnejšega spomina je pogojevanje. Gre za proces, pri katerem ponavljajoče interakcije z določenim dražljajem omogočajo vzpostavitev stabilne živčne povezave med dražljajem in odzivom nanj.
Tako kot večcelični evkarionti so tudi bakterije podvržene nihanjem pogojev v okolju. Kako se torej na spremembe v okolju prilagajajo enocelični organizmi? Najpogosteje se bakterije s spremembami soočajo s pretvorbo okoljskih signalov v primeren transkripcijski odziv. Naj pojasnimo. Dražljaj iz okolja sproži določeno signalno pot v celici, ki vodi v izražanje za dano situacijo koristnih genov in utišanje tistih z nasprotnim učinkom. Tovrstne prilagoditve nastopijo v nekaj minutah in se izničijo ob odsotnosti dražljaja. Opisani sistem je za bakterije potraten, hkrati pa v primeru hitrih in intenzivnih sprememb pogosto prepočasen.
Ob hitrih okoljskih spremembah so za bakterije učinkovitejši pristopi, pri katerih preklapljajo med različnimi fenotipskimi stanji. Fenotipske lastnosti se pri organizmih izrazijo navzven in jih lahko spremljamo z opazovanjem. Pojasnimo preklapljanje med fenotipskimi stanji na primeru bakterije, ki se lahko nahaja v stanjih A ali B. Stanji lahko med seboj ločimo na podlagi opazovanih lastnosti. Predstavnice bakterijske populacije naključno in v enakomernih časovnih okvirih preklapljajo med stanjema. Če je v danih razmerah favorizirano stanje A, bo uspešnejša skupina bakterij, ki se nahaja v tem stanju. Če se v okolju pojavijo spremembe, pa bodo nenadoma uspešnejše bakterije, ki so v fenotipskem stanju B. Del bakterijske populacije je tako pripravljen na spremembo v okolju, še preden se ta zgodi.
Za zdaj smo spoznali nekaj strategij, ki bakterijam omogočajo prilagajanje na spremembe, brez spomina na pretekle razmere. Znani pa so tudi primeri, ko so se bakterije zmožne učinkoviteje odzvati na razmere, če so enake razmere že doživele. Takšen odziv lahko primerjamo s pridobljeno imunostjo vretenčarjev, pri kateri izpostavljenost določenemu antigenu povzroči hitrejši in izboljšan odziv ob prihodnjem srečanju z istim antigenom. Več o tem, kako si bakterije zapomnijo razmere v okolju, nam pojasni doktor Souvik Bhattacharyya z univerze v Teksasu.
Tudi bakterije lahko torej shranijo določene informacije. To jim omogoča, da se v prihodnosti bolje odzovejo na že poznane razmere. Kljub odsotnosti živčnega sistema lahko podatke shranijo na druge načine. Kot smo slišali, se ta spomin ohrani kot spremembe različnih makromolekul v bakterijskih celicah.
Vedênje bakterij, ki temelji na njihovih preteklih izkušnjah, imenujemo bakterijski spomin. Načini hranjenja spomina so zelo raznoliki in vezani na specifičen dražljaj. Nekoliko podrobneje predstavimo tri primere uporabe spomina pri teh mikroorganizmih. Prvi je vezan na gibanje. Bakterije med plavanjem sledijo spremembi koncentracij oziroma gradientu kemikalij, kar imenujemo kemotaksa. Premikanje bakterij je sestavljeno iz dveh načinov gibanja – plavanja in vrtenja. Plavanje je oblika premega gibanja, pri katerem bakterije šop bičkov vrtijo v isto smer. Posamezni intervali plavanja so med seboj ločeni s krajšimi naključnimi spremembami orientacije, ki jih imenujemo vrtenje.
Kako torej bakterija sledi gradientu kemikalij? Med plavanjem bakterija izvaja časovne primerjave koncentracij ligandov, s katerimi se srečuje na svoji poti. Ligandi so lahko male molekule, peptidi ali proteini. Ligand se veže na ligand-vezavno domeno transmembranskih receptorjev, ki so ključni za kemotakso. Vezava liganda na receptor vpliva na prisotnost metilnih skupin na citoplazemski domeni receptorjev, kar imenujemo metilacija. Metilacija citoplazemske domene je posredno odvisna od koncentracije na receptor vezanega liganda.
Bakterija prek primerjave nivoja metilacije receptorja primerja koncentracijo liganda na več časovnih točkah. Za uspešne primerjave si mora celica koncentracijo ligandov zapomniti. Spomin temelji na metilaciji citoplazemske domene receptorjev. Če je začrtana smer plavanja ugodna, jo ohrani, sicer pa naključno spremeni. Cikel se ponavlja in bakterija se premika v ugodno smer, torej v bližino atraktantov, denimo hrane, ali stran od repelentov, kot so antibiotiki. Vzemimo si kratek, bakterijsko obarvan glasbeni premor.
Poslušate oddajo Frequenza della scienza. Spoznali smo že primer spomina, vezanega na gibanje bakterij. Precej drugačen je tako imenovani ekološki spomin, ki ga bakterije uporabljajo pri odpornosti na bakteriofage. To so virusi, ki okužijo bakterije in jih uporabijo za namnožitev virusnih delcev. Bakterije se lahko pred bakteriofagi zaščitijo na različne načine. Lahko denimo preprečijo njihov vstop v celico. Bakterije, zaščitene pred vstopom bakteriofaga v celico, so nanj odporne. Če je odporna celotna bakterijska populacija in virusi bakterij ne morejo več uporabljati za razmnoževanje, se količina patogenov močno zmanjša. Hkrati pa izgine selekcijski pritisk za ohranitev obrambnih mehanizmov. Ohranitev rezistence namreč predstavlja breme za bakterijski metabolizem. V odsotnosti patogenov so lahko pri razmnoževanju uspešnejši nerezistentni bakterijski sevi. Posledica je lahko celo izguba rezistence v populaciji, bakterije pa so v tem primeru ob ponovni okužbi popolnoma nemočne. Pomembno je torej, da si bakterija zapomni patogen, ki jo ogroža.
Ohranjanje prisotnosti patogena v populaciji prek ohranjanja dovzetnosti za okužbo v majhnem deležu populacije imenujemo ekološki spomin. Spomin na patogen ustvarja selekcijski pritisk za vzdrževanje obrambnih mehanizmov v bakterijski populaciji. Znan je primer tovrstnega spomina, ki ga bakterija Escherichia coli uporablja pri interakciji s fagom lambda. Preden lahko fag uspešno napade bakterijo, se mora pritrditi na njeno površino. Pri pritrjevanju virus uporabi protein LamB, ki se nahaja na zunanji membrani bakterijske celice. Bakterije se zato proti fagu lambda tekom generacij obranijo z mutacijami gena, ki kodira ta protein. Bakterije si fag zapomnijo s pomočjo majhnega števila obratnih mutacij, ki v sicer rezistentno populacijo vračajo na fag lambda občutljiv fenotip.
Naslednji primer uporabe spomina je pri bakterijah vezan na tvorbo spor. Gre za pojav, značilen za določene grampozitivne bakterije, denimo Bacillus subtilis. Te bakterije lahko preidejo v dormantno obliko, kar jim omogoča preživetje neugodnih razmer, denimo stradanje. Ko se okoljske razmere normalizirajo, je spora zmožna pretvorbe nazaj v aktivno bakterijsko celico. Spomin je v tem primeru ključen pri prehodu iz aktivne celice v sporo in nazaj. Temelji na prenosu celičnih komponent, zlasti proteinov, med aktivnim in dormantnim stanjem. Proteini, ki se prenesejo iz aktivne celice v sporo, ob koncu neugodnih razmer sodelujejo pri prehodu iz dormantne spore v aktivno celico. Pri tem delujejo kot nekakšen fenotipski spomin na preteklo stanje. Učinkovitost prehoda nazaj v aktivno stanje je tako pogojena s stanjem pred sporulacijo.
Doslej smo torej spoznali tri različne primere spomina bakterij, pri katerih je mehanizem delovanja povezan s specifičnimi dražljaji iz okolja. Raziskovalna skupina z univerze v Teksasu, v kateri deluje doktor Souvik Bhattacharyya, pa si je zastavila vprašanje, ali obstaja enoten dedni spomin, ki v bakterijah sproži odziv ob različnih dražljih. Nova dognanja raziskovalne skupine so vezana na rojenje bakterij. Gre za pojav, pri katerem bakterije uporabljajo bičke, da se skupinsko premikajo po vlažnih površinah. Rojenje bakterijam omogoča kolonizacijo površine poltekočega gojišča in širjenje populacije. Bakterije rojijo, da pridejo do želenih hranil, se izogibajo antibiotikom ali tvorijo plasti, s katerimi se pritrjujejo na podlage, kar imenujemo biofilm. Znan signal, ki spodbudi rojenje bakterijskih celic, je pomanjkanje železa, ki je ključno za delovanje bakterijskega metabolizma.
Ob menjavi okolja pri bakterijah nastopi faza upočasnjene rasti. Upočasnjena rast sovpada s prilagajanjem bakterij na spremenjeno okolje. V tem obdobju nastopijo številne spremembe transkriptoma. Gre za nabor vseh molekul informacijske RNK, ki jih premore celica ali populacija celic v danem trenutku. Spremembe v transkriptomu so potrebne za uspešno kolonizacijo novega okolja. Eden izmed primerov je menjava gojišča, denimo iz tekočega v poltekoče. Bakterije v tekočem gojišču pretežno plavajo. Ko jih prestavimo na poltekoče gojišče, morajo bakterije za uspešno kolonizacijo površin začeti rojiti, kar zahteva določene fiziološke prilagoditve. Bakterije, ki že imajo preteklo izkušnjo rojenja, se na spremembo okolja oziroma nove razmere prilagodijo bistveno hitreje, kar kaže na obliko pogojevanja. Izkušnja rojenja jim pomaga pri prilagoditvi na nove razmere prek vzpostavitve povezave med dražljajem in odzivom nanj.
Spremembe v okolju običajno potekajo dlje kot delitve bakterijskih celic. Čas ene delitve oziroma generacijski čas bakterije Escherichia coli je dvajset minut, za vsako daljše hranjenje spomina je potreben prenos spomina med generacijami. Spomin na rojenje se običajno ohrani za obdobje štirih generacij, v nekaterih primerih pa celo do sedme generacije. Z umetno manipulacijo koncentracije železa v bakterijskem okolju je mogoče spomin ohranjati še dlje.
Kako je spomin povezan z železom in kakšen je mehanizem prenosa med generacijami? Klasična načina prenosa informacij med generacijami sta genetika in epigenetika. V sklopu genetike gre za prenos informacij, ki temeljijo na zaporedju baz DNK, na primer prenos mutacij iz starševske celice na hčerinsko. Epigenetika pa zajema strukturne spremembe osnovnih gradnikov DNK – natančneje spremembe baz DNK, ne da bi se pri tem spremenilo njihovo zaporedje. Primer epigenetske spremembe je metilacija DNK. Modifikacije lahko vplivajo na nivo izražanja genov in se lahko prenašajo med generacijami. Doktor Bhattacharyya pojasni, zakaj sklepajo, da se spomin pri rojenju ne prenaša po nobenem od omenjenih mehanizmov.
Kot nam je pojasnil sogovornik, menijo, da je trajanje spomina preveč homogeno in hkrati prekratko, da bi ta temeljil na genetiki ali epigenetiki. Natančen mehanizem, odgovoren za prenos spomina, torej še ni znan, je pa po mnenju raziskovalne skupine najverjetneje neposredno povezan z železom.
Raziskovalna skupina z univerze v Teksasu je ugotovila, da bakterije z nizko znotrajcelično koncentracijo železa začnejo rojiti prej in so pri tem uspešnejše kot bakterije z visoko znotrajcelično koncentracijo železa. Kadar je koncentracija železa nizka, bakterije rojijo z namenom iskanja novih virov železa v okolju. Visoka koncentracija železa pa kaže na primerno mesto za tvorbo biofilma. Podrobnosti delovanja na železo vezanega spomina nam opiše Bhattacharyya.
Bakterije imajo različne znotrajcelične koncentracije železa. Kot pravi sogovornik, je koncentracija železa povezana z njihovo uspešnostjo pri rojenju. Ko raven železa v celici preide določen prag, bakterija koncentracijo železa uravna s spremembami v izražanju genov. Rezultat spremenjenega izražanja genov so prehodi med stanji znotrajcelične koncentracije železa. Če bi šlo pri dogajanju le za razredčitev železa ob celičnih delitvah, bi bile hitrosti preskokov med stanji konstantne. V bakterijah, ki so v preteklosti že rojile, se je prehajanje med koncentracijami železa upočasnilo, kar nakazuje, da si bakterije zapomnijo stanje, v katerem se nahajajo.
Metabolizem železa je pomemben na številnih področjih bakterijskega življenja, kot so tvorba biofilmov, rezistenca na antibiotike, virulenca, tekmovanje znotraj vrste in kolonizacija mikrobioma. Bakterijski spomin, ki temelji na metabolizmu železa, bi lahko sodeloval na vseh omenjenih področjih. Rezultati raziskovalne skupine doktorja Bhattacharyye pa kažejo na možnost obstoja splošnejšega fiziološkega spomina pri bakterijah Escherichia coli, ki je dostopen več različnim dražljajem.
Razumevanje tvorbe spominov in njihovega prenosa med generacijami bakterij je ključno za razumevanje bakterijskih prilagoditev na spremenljivo okolje. Raziskava predstavlja prispevek v raziskovanju spopadanja z bakterijskimi okužbami.
Poslušate oddajo Frequenza della scienza. Zdaj bomo pozornost preusmerili z bakterij na človeka, a še vedno ostajamo na področju spomina. V drugem delu oddaje se bomo posvetili novim pristopom v diagnostiki in terapiji Alzheimerjeve bolezni, ki jo pogosto zmotno enačimo z demenco. Tej nevrodegeneratívni bolezni smo na naših radijskih valovih pred leti že posvetili oddajo Frequenza della scienza. Najprej se bomo osredotočili na patologíjo in biokemijske procese pri Alzheimerjevi bolezni, v nadaljevanju pa govorili tudi o diagnostiki in zdravljenju s protitelesi.
Na kratko se spomnimo, kakšna je razlika med demenco in Alzheimerjevo boleznijo. Demenca je krovni têrmin za vrsto različnih kroničnih bolezni možganov s podobnimi simptomi. Ti zajemajo motnje spomina, mišljenja, razumevanja ter časovne in prostorske orientacije. Alzheimerjeva bolezen pa je nevrodegenerativna bolezen možganov, katere posledica je demenca. Bolniki oziroma bolnice so vse bolj odvisni od pomoči drugih, saj ne morejo opravljati vsakodnevnih opravil. V končni fazi bolezni pa odpovejo skorajda vse telesne funkcije. Po podatkih ministrstva za zdravje se v Sloveniji z Alzheimerjevo boleznijo sooča več kot štirideset tisoč prebivalk in prebivalcev, s staranjem družbe pa se število obolelih vsako leto povečuje.
Vzroka Alzheimerjeve bolezni še niso odkrili, vendar obstaja več hipotez o biokemijskih spremembah v možganih, ki jim sledijo prej opisani simptomi. Glede na dozdajšnja odkritja je poglavitni vzrok kopičenje napačno zvitih proteinskih fragmentov z imenom amiloid beta v možganih. Za kratek opis teh proteinov smo povprašali izrednega profesorja doktorja Daga Sehlina, ki je del skupine za molekularno geriatríjo na Univerzi v Uppsáli na Švedskem.
Tako imenovani amiloid beta je majhen protein, ki se odcepi od večjega amiloidnega prekurzorskega proteina. Funkcija amiloidnega prekurzorskega proteina v zdravih možganih ni popolnoma pojasnjena. Sodeloval naj bi pri razvoju in delovanju sinaps. To so stičišča nevronov, prek katerih se prenašajo sporočila med živčnimi celicami. Nedavne raziskave kažejo, da imajo bolniki z Alzheimerjevo boleznijo manj izraženih receptorjev, ki prenašajo amiloide beta iz možganov v kri, in več receptorjev, ki transportirajo proste amiloide v možgane. Zaradi zmanjšanega odstranjevanja amiloidov iz možganov se ti počasi kopičijo v medceličnem prostoru. Najprej nastajajo manjši topni proteinski oligomeri in nato nitasti protofibríli, kasneje pa nastali manjši proteinski skupki agregirajo v goste netopne skupke, ki jih imenujemo plaki. Takšni skupki motijo funkcijo sinaps, čemur sledijo poškodbe in smrt nevronov.
Kopičenje amiloidov se začne že desetletja pred prvimi simptomi Alzheimerjeve bolezni. Vendar to ni edini vzrok propadanja nevronov. Profesor Sehlin dodaja, da so manjši amiloidni oligomeri bolj toksični za nevrone, saj so topni in mobilni ter lahko interagirajo s sinaptičnimi receptorji. To lahko sproži patolóške spremembe proteina tau znotraj nevronov.
V zdravih nevronskih celicah protein tau pomaga pri znotrajceličnem transportu. Celični transport poteka po nitastih míkrotubulih, ki dajejo strukturo celici. Nanje se vežejo specifični transportni proteini. Slednji prenašajo različne molekule po celici. Protein tau z vezavo na míkrotubule te stabilizira in preprečuje njihov razpad, kar je ključnega pomena, da celica ohranja svojo obliko in fiziološko funkcijo. Za opravljanje normalne funkcije se protein tau fosforilira. Med procesom fosorilacije se nanj pripne kemijska funkcionalna skupina, ki vsebuje fosfor. Pri Alzheimerjevi bolezni pa pride do pretirane fosforilacije proteina tau. To privede do agregacije in nastanka tako imenovanih nevrofibrilárnih pentelj, ki si jih lahko predstavljamo kot zvite nitaste strukture. Ta proces zavira delovanje sinaps bolj kot amiloidni plaki in vpliva na upad kognitivnih funkcij. Torej agregacija amiloidov sproži verigo biokemijskih sprememb, ki pospeši napredovanje bolezni.
Spoznali smo glavne biokemijske vzroke nastanka Alzheimerjeve bolezni. Kakšne pa so možnosti diagnosticiranja sprememb v možganih, ki nakazujejo Alzheimerjevo bolezen? Večino dvajsetega stoletja so lahko spremembe v možganih dokazovali le po smrti bolnika s pregledom možganov, ki so bili fizično manjši. Leta 1984 pa so ob avtopsiji možganov odkrili proteine amiloide beta in jih povezali z boleznijo. Sledile so sinteze majhnih molekul, ki se vežejo na amiloidne plake in agregate proteina tau. Tako bi lahko služile kot diagnostične sonde, ki omogočajo zgodnje odkrivanje patogenih agregatov. Sonde so sprva temeljile na fluorescenci, z invazivnim postopkom pa je bilo treba pridobiti vzorec možganskega tkiva.
V zadnjih dvajsetih letih se je področje neinvazivne diagnostike hitro razvijalo. Odkrili so različne biomarkerje, s katerimi ugotavljajo prisotnost bolezni. To so snovi v telesu, ki nakazujejo delovanje celic in tkiv. V uporabi sta se uveljavili dve glavni metodi – analiza biomarkerjev v telesnih tekočinah in slikanje možganov. Biokemijske analize cerebrospinalne tekočine, ki obdaja možgane in hrbtenjačo, so zelo natančne in lahko napovejo patološke spremembe že pred nastopom simptomov. Zaradi nalaganja amiloidnih plakov v možganih se koncentracija amiloidov v cerebrospinalni tekočini zmanjša, koncentracija proteina tau pa poveča. Odvzem vzorca je za bolnika dokaj invaziven in boleč, saj z iglo prodrejo v hrbtenični kanal. Zato se raziskave usmerjajo v analize krvne plazme. Profesor Sehlin pojasnjuje, da je to novo področje v diagnostiki Alzheimerjeve bolezni, saj analize krvi do zdaj niso bile dovolj natančne zaradi nizkih koncentracij amiloidov beta v krvi v primerjavi s cerebrospinalno tekočino.
Za boljše razumevanje sprememb v možganih so nujno potrebne neinvazivne tehnike slikanja možganov. Pogosto se uporabljata računalniška tomografíja in magnetna resonanca. Obe tehniki omogočata vpogled v strukturo možganov. S tehnikama lahko zaznamo odmiranje nevronov, vendar je z magnetno resonanco težje razlikovati med sorodnimi boleznimi.
Zaradi višje natančnosti se pogosteje uporablja pozitronska emisijska tomografíja, krajše PET. Pri tej tehniki lahko spremljamo spremembe v fizioloških procesih z uporabo radioaktivnih sledilcev. Preiskovani osebi se vbrizga snov, ki je največkrat označena z radioaktivnim izotopom fluora osemnajst, ki ima razpolovni čas slabi dve uri. Ob razpadu izotopa nastane delec, imenovan pozitron. Ko pozitron trči ob elektron, se delca uničita in pretvorita v par gama žarkov, vrsto radioaktivnega sevanja, ki ga detektorji zaznajo. Rezultat je rekonstruirana slika tkiva. V primeru Alzheimerjeve bolezni se vbrizgana snov, ki je radioaktivno označena, specifično veže na agregate amiloidov beta ali proteinov tau. Tako lahko spremljamo, kje se agregati nahajajo in koliko jih je. Težava te tehnike je zelo visoka cena in posledično omejena dostopnost. Kljub temu ima ključno vlogo pri razvoju novih terapij, saj je neinvazivna, selektivna in omogoča kvantifikacijo amiloidnih agregatov.
Glavni izziv za PET-diagnostiko je načrtovanje sledilcev, ki se specifično vežejo na amiloidne skupke. Drugo težavo povzroča krvno-možganska pregrada. To je polprepustna membrana iz celic kapilarnih sten, ki ščiti možgane pred molekulami iz krvnega obtoka in selektivno prepušča le določene snovi. To jih varuje pred morebitnimi povzročitelji bolezni ali toksini. Hkrati lahko prepreči vstop v možgane tudi PET-sledilcem. Skozi krvno-možgansko pregrado bolje prehajajo manjše molekule, ki so topne v maščobah. Za druge spojine pa mora ob prehodu pregrade obstajati specifičen prenašalni sistem.
Obstajajo različni sledilci za zgodnje odkrivanje Alzheimerjeve bolezni, od malih organskih molekul do protiteles. Male organske molekule, ki se uporabljajo v PET-diagnostiki so topne v maščobah. Posledično lahko prestopijo krvno-možgansko pregrado. Tam se vežejo na amiloide beta, kar uporabimo v diagnostiki. Natančneje delujejo kot molekularne sonde in jih tako vidimo na PET-sliki. Najpogosteje so radioaktivno označene s fluorom osemnajst, katerega radioaktivni signal služi za vizualizacijo.
V primerjavi s protitelesi so male organske molekule cenejša oblika diagnostike, vendar se lahko nespecifično vežejo tudi na dele telesa, kjer amiloidni agregati niso prisotni. Pri tej težavi nam lahko pomagajo laboratorijsko pridobljena protitelesa. To so proteini v obliki črke ipsilon, ki se vežejo na antigen. Antigen je v splošnem neka tuja snov, ki jo imunski sistem prepozna kot grožnjo. Nanj se vežejo protitelesa in ga s tem nevtralizirajo. V primeru Alzheimerjeve bolezni je antigen amiloidni skupek ali vozel proteinov tau, torej povzročitelj bolezni. Ko raztopino protiteles injiciramo v telo, se bodo vezala na amiloidne plake v možganih. Če so protitelesa radioaktivno označena, lahko posnamemo PET-sliko in določimo količino agregatov v možganih.
V čem pa se terapevtska protitelesa razlikujejo od diagnostičnih? Prisluhnimo odgovoru profesorja Sehlina.
Slišali smo, da se terapevtska protitelesa dlje časa zadržujejo v telesu, da se vsa vežejo na amiloidne plake in sprožijo njihovo izločanje iz možganov. Diagnostična protitelesa pa so radioaktivno označena, idealno se hitro absorbirajo iz krvi v možgane in nato tudi hitro odstranijo, da dobimo kontrast med PET-slikami.
Še vedno nismo odgovorili na vprašanje, zakaj lahko v laboratoriju proizvedena protitelesa preidejo krvno-možgansko pregrado. Prej smo omenili, da je ta pregrada namenjena prav branjenju možganov pred tujki. Protitelesa lahko naredimo bispecífična. To pomeni, da se lahko vežejo na dva antigena hkrati. Rešitev je podobna mitu o trojanskem konju, torej izkoristimo telesu lasten mehanizem prenosa železa v možgane. Na transportne proteine, ki prenašajo železo, vežemo diagnostično protitelo. Prisluhnimo znova razlagi profesorja Sehlina.
Slišali smo, da bispecífično protitelo v tem primeru pretenta proces prenosa železa v možgane. Z enim delom se veže na protein transferín, ki prenaša železo. Tako prestopi krvno-možgansko pregrado in se z drugim delom veže na amiloidne plake.
Omenili smo prednosti in pomanjkljivosti tako malih molekularnih sond kot protiteles. Ta dva pristopa pa lahko združimo s tako imenovano klik kemijo sintetiziranih spojin – denimo tetrazinov in trans-ciklooktenov. Klik kemija je poimenovanje vseh reakcij, ki potekajo hitro in ireverzibilno do želenega produkta z visokimi izkoristki. Deluje pri nizkih koncentracijah in v vodnem okolju, zato je zelo uporabna v bioloških sistemih. Uporabo klik kemije v diagnostiki Alzheimerjeve bolezni pojasni profesor Sehlin.
Če na kratko povzamemo, protitelesa s trans-ciklooktenom injiciramo v krvni obtok preiskovane osebe. Po določenem času se bodo protitelesa vezala na amiloidne agregate. Nato vbrizgamo še radioaktivno označen tetrazin, ki najde protitelesa in se prek klik kemijske reakcije veže nanje. Združimo torej specifičnost protitelesa za vezavo na amiloide beta s hitro odstranitvijo malih tetrazinov iz telesa. Glavna prednost je nizek odmerek sevanja, ki ga oseba prejme, v primerjavi z radioaktivnimi sondami ali protitelesi, ki dlje časa ostanejo v telesu. Gre za novo tehniko, ki glede na študije daje spodbudne rezultate, a se v klinični praksi še ne uporablja.
Področje raziskovanja Alzheimerjeve bolezni je zelo široko. Še vedno ne razumemo, zakaj lahko telesu lastni proteini povzročijo nepopravljivo škodo na tako vitalnem organu, kot so možgani. Pomembno pa je, da na to bolezen ne gledamo kot na neizogiben del staranja, temveč kot kompleksen zdravstveni in socialni problem.
Tako smo prispeli do konca oddaje Frequenza della scienza. Preden se poslovimo, se – temi današnje epizode primerno – spomnimo, o čem smo govorili. Oddajo smo začeli s spoznavanjem bakterijskega spomina, od poznanih primerov do novih dognanj. Potem smo se od prokariontov preselili k evkariontom in spregovorili o novostih s področja diagnostike in terapije Alzheimerjeve bolezni. Tudi naslednjič se spomnite vklopiti radijski sprejemnik na 89,3 MHz.
O različnih spominih sta pisala vajenca Gaja in Luka.
Mentorirala sta Uroš in Luka.
Urednikovala je Klara.
Lektorirala je Katarina.
Brala sva Schwa in Patrik.
Tehniciral je Seliškar.
Naslovna fotografija: kolaž slik z licenco Creative Commons.
Dodaj komentar
Komentiraj