Rybie białko może obudzić geny naprawy serca

Białko popularnego wśród akwarystów i naukowców danio pręgowanego może obudzić uśpione geny pozwalające naprawić serce – informuje pismo „Nature Cardiovascular Research”.

Po zawale ludzkie serce bezpowrotnie traci miliony obumarłych komórek mięśniowych. Często prowadzi to do niewydolności serca – ma ono trudności z efektywnym pompowaniem krwi. W przeciwieństwie do ludzi, niewielka rybka jaką jest danio pręgowany ma zdolność regeneracji serca: wytwarza nowe komórki mięśnia sercowego. Kiedy serce danio zostanie uszkodzone, może w pełni przywrócić swoją funkcję w ciągu 60 dni.

„Nie rozumiemy, dlaczego niektóre gatunki mogą regenerować swoje serca po urazie, a inne nie — przyznał Jeroen Bakkers, kierownik badań prowadzonych w Hubrecht Institute w Utrechcie (Holandia). – Badając danio pręgowanego i porównując go z innymi gatunkami, możemy odkryć mechanizmy regeneracji serca. Może to ostatecznie doprowadzić do terapii zapobiegających niewydolności serca u ludzi”.

Naukowcy z Utrechntu pomyślnie naprawili uszkodzone serca myszy, używając białka(Hmga1). Jak wcześniej wykazali, białko to odgrywa kluczową rolę w regeneracji serca u danio pręgowanego.

Także w organizmie myszy białko to było w stanie aktywować uśpione geny naprawcze bez powodowania skutków ubocznych, takich jak powiększenie serca.

Zdaniem autorów badanie, wspierane przez Dutch Heart Foundation i Hartekind Foundation, stanowi ważny krok w kierunku terapii regeneracyjnych zapobiegających niewydolności serca.

„Porównaliśmy serce danio pręgowanego z sercem myszy, które, podobnie jak serce człowieka, nie może się regenerować – powiedział Dennis de Bakker, pierwszy autor badania. – Przyjrzeliśmy się aktywności genów w uszkodzonych i zdrowych częściach serca. Nasze odkrycia wykazały, że gen białka Hmga1 jest aktywny podczas regeneracji serca u danio pręgowanego, ale nie u myszy. Pokazało nam to, że Hmga1 odgrywa kluczową rolę w naprawie serca”.

Białko Hmga1 odgrywa ważną rolę podczas rozwoju embrionalnego, gdy komórki muszą szybko rosnąć. Jednak w dorosłych komórkach gen tego białka jest wyłączony.

Naukowcy zbadali, jak działa białko Hmga1. „Odkryliśmy, że Hmga1 usuwa molekularne +blokady+ na chromatynie” – wyjaśniła Mara Bouwman, współautorka. Chromatyna to struktura, która upakowuje DNA. Gdy jest ściśle upakowana, geny są nieaktywne. Gdy się rozluźnia, geny mogą znów stać się aktywne. „Hmga1 toruje drogę, jakby pozwalając uśpionym genom wrócić do pracy” – dodała Bouwman.

Aby sprawdzić, czy białko działa podobnie u ssaków, naukowcy zastosowali je lokalnie do uszkodzonych serc myszy. „Wyniki były niezwykłe: białko Hmga1 stymulowało komórki mięśnia sercowego do podziału i wzrostu, znacznie poprawiając pracę serca” – wskazał Bakkers. Co zaskakujące, podział komórek nastąpił tylko w uszkodzonym obszarze — dokładnie tam, gdzie potrzebna była naprawa.

„Nie było żadnych negatywnych skutków, takich jak nadmierny wzrost lub powiększone serce. Nie zaobserwowaliśmy również żadnego podziału komórek w zdrowej tkance serca – podkreśla Bouwman. – Sugeruje to, że samo uszkodzenie wysyła sygnał do aktywacji procesu”.

Zespół porównał następnie aktywność genu Hmga1 u danio pręgowanego, myszy i ludzi. W sercach ludzi, podobnie jak u dorosłych myszy, białko Hmga1 nie jest wytwarzane po zawale serca. Jednak gen Hmga1 jest obecny u ludzi i aktywny podczas rozwoju embrionalnego. „To stanowi podstawę dla terapii genowych, które mogą uwolnić potencjał regeneracyjny serca u ludzi” – wyjaśnił Bakkers.

Odkrycia te otwierają drzwi do bezpiecznych, ukierunkowanych terapii regeneracyjnych, ale wciąż jest wiele do zrobienia. Autorzy chcą udoskonalić i przetestować terapię, zanim będzie mogła trafić do kliniki. Kolejnym krokiem jest sprawdzenie, czy białko działa również na ludzkie komórki mięśnia sercowego w hodowli.

W wzięli udział nie tylko naukowcy z Instytutu Hubrechta i innych. Przeprowadzono je w ramach konsorcjum OUTREACH, pozwalającego na współpracę między instytutami badawczymi i wszystkimi szpitalami akademickimi zaangażowanymi w leczenie pacjentów z wrodzonymi wadami serca w Holandii. (PAP)