Nowe podejście klasyfikacyjne do nieswoistych zapaleń jelit
Sygnalizacja NF-kB jest ważnym szlakiem komórkowym powiązanym ze stanem zapalnym i nowotworami. Funkcjonuje ona poprzez regulację ekspresji genu przez współczynnik transkrypcji NF-kB, a zgromadzone dowody wskazują, że szlak ten jest kontrolowany dynamicznie. Podobnie jak w przypadku wielu procesów przebiegających według wzorców okołodobowych, NF-kB wykazuje stałe oscylacje, których znaczenie biologiczne dopiero zaczyna być rozumiane. W celu zbadania, w jaki sposób oscylacje NF-kB mogą być powiązane z IBD, w ramach finansowanego ze środków UE projektu SYSMEDIBD zaproponowano podejście z zakresu medycyny systemowej. „Ogólnym celem było lepsze zrozumienie mechanizmu choroby i opracowanie nowych biomarkerów, które pomogą w klasyfikacji pacjentów i zaproponowaniu zindywidualizowanego leczenia”, wyjaśnia koordynator projektu prof. Werner Müller. Decydujące znaczenie dla ogólnego sukcesu projektu miały dwa MŚP: GeneXplain i Lifeglimmer. Naukowcy z projektu SYSMEDIBD opracowali modele matematyczne opisujące proces przewlekłego zapalenia, koncentrując się w szczególności na szlaku NF-kB. Wyniki tych badań in silico zostały potwierdzone w modelach zwierzęcych choroby, a także w analizie próbek pobranych od pacjentów. Wizualizacja dynamiki NF-kB W celu pomiaru aktywacji szlaku NF-kB in vivo, konsorcjum stworzyło modele zwierzęce z fluorescencyjnie znakowanymi komponentami szlaku. Podejście to umożliwiło naukowcom śledzenie komórek za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej i określenie częstotliwości oscylacji NF-kB w różnych typach komórek. „Prace te umożliwiły nam również pomiar dynamiki sygnalizacji NF-kB w komórkach pierwotnych pochodzących od pacjentów”, kontynuuje prof. Müller. Badacze odkryli selektywne mediatory zapalenia wśród sygnałów, które wyzwalały oscylacje NF-kB w tych typach komórek. Co imponujące, udało im się zidentyfikować minimalny zestaw genów odpowiedzialnych za dynamikę szlaku sygnałowego NF-kB u ludzi. Implikacje kliniczne Stosując podejście SYSMEDIBD w odniesieniu do dwóch najważniejszych chorób klinicznych IBD – choroby Leśniowskiego-Crohna i wrzodziejącego zapalenia jelita grubego – badacze byli w stanie podzielić pacjentów na kolejne podgrupy. Wykonując dynamiczne pomiary aktywacji szlaku NF-kB na krwinkach pacjentów, uczeni obserwowali reakcje w porównaniu z grupą kontrolną. Chociaż prace SYSMEDIBD dotyczą zrozumienia różnicy pomiędzy pacjentami z hiper- i hipo-responsywnym wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego, dane wskazują na potencjalny związek dynamiki NF-kB z patofizjologią choroby. Innym ważnym osiągnięciem projektu było opracowanie modelu in silico do badania interakcji NF-Kb z innymi szlakami. Stosując to podejście, badacze przeprowadzili szeroko zakrojone badania przesiewowe około 1 miliona naturalnych związków i małych cząsteczek pod kątem ich potencjalnego wpływu na szlak NF-kB. Zidentyfikowano m.in. grupę antybiotyków zwanych makrolidami, które hamowały aktywację NF-kB i zmniejszały stan zapalny w testach in vitro. Oprócz wizualizacji dynamiki szlaku sygnałowego NF-kB podczas zapalenia jelita, badanie SYSMEDIBD pozwoliło na zidentyfikowanie mutacji genetycznych związanych ze zwiększoną podatnością na IBD. Oczekuje się, że pomoże to w dalszej charakterystyce i klasyfikacji pacjentów z IBD. Prof. Müller przewiduje, że „zastosowanie informacji i narzędzi SYSMEDIBD przyczyni się do poprawy diagnostyki pacjentów, z uwzględnieniem współwystępowania chorób”. W próbkach klinicznych i modelach mysich badania SYSMEDIBD mogą umożliwić połączenie wariantów genetycznych w określonym szlaku komórkowym, zwanym autofagią, ze szlakiem NF-kB. „To zaskakujące odkrycie rzuca nowe światło na regulację zdarzeń sygnalizacji w przewlekłym stanie zapalnym i może znaleźć zastosowania kliniczne”, mówi prof. Rosenstiel, lider pakietu roboczego dotyczącego analizy genomicznej. Z perspektywy terapeutycznej wyniki badania SYSMEDIBD wskazują, że zakłócanie oscylacji szlaków biologicznych może stwarzać nowe możliwości wpływania na procesy, takie jak zapalenie. Jeżeli połączymy je z interwencją żywieniową i zastosowaniem makrolidów w terapii, przyszłość leczenia IBD z pewnością wygląda obiecująco.
Słowa kluczowe
SysmedIBD, NF-kB, nieswoiste zapalenia jelit (IBD), oscylacja, makrolidy