Wnioski z badań genetycznych mogą doprowadzić do zmian w leczeniu niewydolności serca
Szacuje się, że z niewydolnością serca zmaga się 23 miliony ludzi na świecie. Choroby mięśnia sercowego, które sprawiają, że sercu trudno jest pompować krew do reszty ciała, takie jak kardiomiopatia rozstrzeniowa i kardiomiopatia arytmogenna, mogą skutkować niewydolnością serca. Niestety, stosowane obecnie metody leczenia są często nieodpowiednie, jako że nie uwzględniają tych odrębnych chorób. Systematyczne określanie molekuł i szlaków istotnych dla niewydolności serca mogłoby utorować drogę do opracowania skuteczniejszego leczenia. Aby stało się to możliwe, międzynarodowy zespół badaczy wykorzystał sekwencjonowanie RNA pojedynczych jąder (snRNAseq), by poznać specyficzne zmiany występujące w różnych typach komórek i stanach komórkowych. Badacze korzystali częściowo ze wsparcia finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu CodingHeart. Ich badania zaowocowały zaskakującymi ustaleniami. Mimo że pewne cechy genetyczne są wspólne zarówno dla zdrowych, jak i chorych serc, inne są odmienne. Na tej podstawie zidentyfikowano nowe potencjalne cele terapii i wywnioskowano, że spersonalizowane leczenie mogłoby zapewnić pacjentom lepszą opiekę. Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie „Nauka”. „Nasze ustalenia dają niesamowitą szansę na zmianę sposobu, w jaki leczymy niewydolność serca i wskazują na to, jak ważne jest zrozumienie przyczyn choroby, jak również mutacji, które wywołują zmiany mogące wpływać na to, jak działa serce”, stwierdza jedna z autorek badania, dr Christine E. Seidman w artykule opublikowanym w „Newswise”. Dr Seidman jest profesorem medycyny w Harvard Medical School (tytuł został jej nadany w ramach programu Thomas W. Smith) oraz dyrektorem Centrum Genetyki Sercowo-Naczyniowej w Brigham and Women’s Hospital.
Genotypowanie jest ważne
„Jest to podstawowe badanie, prowadzące jednak do ustalenia celów, które następnie można przeanalizować drogą eksperymentów i wykorzystać do tworzenia przyszłych terapii”, kontynuuje dr Seidman. „Wyniki naszych badań wskazują również na to, jak ważne jest genotypowanie: nie tylko umożliwia prowadzenie badań, ale też może skutkować lepszym, spersonalizowanym leczeniem pacjentów”. Zespół badaczy przeanalizował próbki tkanek od 18 zdrowych dawców oraz 61 pacjentów z niewydolnością serca cierpiących na kardiomiopatię rozstrzeniową, kardiomiopatię arytmogenną lub inną, nieznaną kardiomiopatię. Wykorzystując snRNAseq, naukowcy zbadali odczyty genetyczne poszczególnych komórek, aby zidentyfikować zmiany komórkowe i molekularne w każdym odrębnym typie komórek. Naukowcy wyodrębnili 10 głównych typów komórek i 71 odrębnych stanów transkrypcji z około 881 000 jąder komórkowych wyizolowanych ze zdrowych i chorych serc. W tkankach osób chorych na kardiomiopatię rozstrzeniową i kardiomiopatię arytmogenną liczba kardiomiocytów – komórek, które sprawiają, że serce kurczy się i pompuje krew do reszty ciała – była znacząco niższa, zaś liczba komórek śródbłonka i immunologicznych – podwyższona. Ponadto tkanka łączna w chorych sercach była grubsza i miała więcej zbliznowaceń, ale zaskakujące było to, że liczba fibroblastów, czyli komórek biorących udział w tworzeniu się tkanki łącznej, nie była podwyższona. Zamiast tego próbki pobrane od chorych pacjentów cechowały się zmienionymi stanami transkrypcji. Dalsze analizy serc z mutacjami określonych genów chorób, w tym genów LMNA i TTN powiązanych z kardiomiopatią rozstrzeniową oraz genu PKP2 powiązanego z kardiomiopatią arytmogenną, zaowocowały wykryciem różnic molekularnych i komórkowych, a także wielu wspólnych zmian transkrypcji. Zespół wykorzystał też uczenie maszynowe, by zbadać wzorce komórek i genotypu w danych. Dzięki niezwykle wysokiemu poziomowi przewidywania genotypów uzyskanych dla każdej próbki komórek serca badacze byli w stanie potwierdzić, że genotypy aktywują konkretne szlaki niewydolności serca. Gospodarzem projektu CodingHeart (Novel Coding Factors in Heart Disease) jest niemieckie Centrum Medycyny Molekularnej im. Maxa Delbrücka należące do Stowarzyszenia Helmholtza. Realizacja projektu potrwa do grudnia 2023 roku. Więcej informacji: projekt CodingHeart
Słowa kluczowe
CodingHeart, serce, niewydolność serca, komórka, kardiomiopatia rozstrzeniowa, kardiomiopatia arytmogenna, gen, sekwencjonowanie RNA pojedynczych jąder
