Choroby autoimmunologiczne wciąż stanowią dla lekarzy i naukowców sporą zagadkę, zwłaszcza kiedy dotykają mózgu, występują rzadko, a historia w stawianiu ich diagnozy sięga niespełna dekady. Jedną z takich chorób jest IgLON5, którą w ramach grantu JPND EU Joint Programme - Neurodegenerative Disease Research starają się rozszyfrować badacze z Katedry Chemii Biologicznej i Bioobrazowania Wydziału Chemicznego PWr.

Zaledwie kilkunastu pacjentów na 150 000 osób rocznie zapada na tę tajemniczo brzmiącą chorobę. Początkowo sądzono, że jest to jedna z chorób neurodegeneracyjnych. – W rzeczywistości jest to podtyp autoimmunologicznego zapalenia mózgu – tłumaczy dr Natalia Małek-Chudzik z Wydziału Chemicznego, kierowniczka projektu na PWr.

U pacjentów często występują objawy podobne do demencji w tym zaburzenia pamięci, zaburzenia poznawcze i ruchowe, halucynacje czy kłopoty ze snem.  Odkryto, że w mózgu chorych znajdują się złogi białka tau. – Jednak nowe badania sugerują, że główną przyczyną nie jest białko tau, lecz zapalenie wywołane przeciwciałami anty-IgLON5, a neurodegeneracja pojawia się później w wyniku tego procesu. – wyjaśnia badaczka z W3. - Co więcej, wczesne leczenie mające na celu zmniejszenie stanu zapalnego może zapobiec lub spowolnić uszkodzenia mózgu.

Kiedy organizm jest swoim wrogiem

Grupa chorób autoimmunologicznych jest bardzo szeroka, są wśród nich zarówno choroby dotykające układ pokarmowy, jak choroba Leśniowskiego-Crohna, czy atakujące tarczycę jak choroba Gravesa-Basedowa. Ich podłoże nie jest do końca znane, powszechnie łączy się je ze stresem, zmianą trybu życia etc. Kluczowe jest, że organizm atakuje jeden bądź kilka ze swoich narządów, traktując je jak zmianę chorobową.

Zdjęcie struktury mózgu z chorobą neurodegeneracyjną wykonano przy wykorzystaniu obrazowej cytometrii masowej CyTOF Hyperion (fot. dr Natalia Małek-Chudzik)

– W naszym projekcie badamy, w jaki sposób zapalenie wywołane przeciwciałami może prowadzić do odkładania się białka tau i śmierci komórek nerwowych – tłumaczy dr Natalia Małek-Chudzik. – Chcemy lepiej zrozumieć związek między aktywnością układu odpornościowego (immunologicznego) a chorobami związanymi z białkiem tau, co może otworzyć drogę do nowych terapii – dodaje.

Mimo, że choroba IgLON5 należy do chorób rzadkich, zrozumienie podstaw molekularnych leżących u jej podstaw i progresji, może pomóc w zrozumieniu innych chorób naurodegeneracyjnych.

Enzymy pomogą w badaniach

Enzymy proteolityczne, do badań których narzędzia od wielu lat projektuje dr hab. inż. Marcin Poręba, prof. uczelni na Wydziale Chemicznym mogą być głównymi winowajcami rozwoju choroby IgLON5. Dlatego część zadań realizowana na Politechnice Wrocławskiej będzie dotyczyć analizy patologii IgLON5 za pomocą obrazowej cytometrii masowej. 

– Dzięki dostępowi do świetniej infrastruktury badawczej jako jedno z nielicznych laboratoriów w kraju mamy możliwość prowadzenia badań proteomicznych  na poziomie pojedynczych komórek. Jedyne czego nam czasami brakuje to dostęp do próbek klinicznych, by móc przenieść badania na wyższy poziom.– tłumaczy naukowiec z W3, w którego grupie będą realizowane badania.

Politechnika Wrocławska realizuje projekt „Choroba IgLON5: tautopatia neurozapalna oraz encefalopatia: od stanu zapalnego do wczesnego leczenia neurodegeneracji" we współpracy z czołowymi ośrodkami badawczymi specjalizującymi się w autoimmunologicznym zapaleniu mózgu i demencji. Konsorcjum IGNITEMIND tworzą: Erasmus University Medical Center (Niderlandy), Medical University of Vienna (Austria), Heinrich-Heine-University Düsseldorf (Niemcy), Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Kiel (Niemcy), University Medical Center Groningen (Niderlandy) oraz Fundació Clínic per a la Recerca Biomèdica, Barcelona (Hiszpania).

Naukowcy przyjrzą się zespołowi IgLON5 na różnych etapach rozwoju choroby – w fazie wczesnej, późnej i pośmiertnej. Badania obejmują wykorzystanie zaawansowanych technik, takich jak sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek, proteomikę oraz analizę tkanki mózgowej, a wszystko to w celu zrozumienia, jak zapalenie prowadzi do nagromadzenia białka tau i neurodegeneracji.

Dr Natalia Małek-Chudzik wskazuje także, że konsorcjum partnerów naukowych łączy wyjątkową wiedzę w zakresie neurologii klinicznej, neurozapalnych procesów, neuropatologii i neurodegeneracji, tworząc silną międzynarodową sieć, która ma na celu rozwikłanie zagadki choroby przeciwko IgLON5 i jej szerszych implikacji dla chorób neurodegeneracyjnych.

NCN połączyło badaczy

Jak Politechnika Wrocławska znalazła się w tym projekcie? W ramach europejskiej inicjatywy JPND (EU Joint Programme - Neurodegenerative Disease Research) Narodowe Centrum Nauki skontaktowało naukowców PWr z konsorcjami, które poszukiwały dodatkowych partnerów.

– Wybraliśmy z długiej listy dwa ośrodki, które realizowały badania komplementarne do tego, co robimy na uczelni. Oba ośrodki odpowiedziały w ciągu kilku dni. Byli bardzo zainteresowani wykorzystaniem naszej unikatowej technologii obrazowania komórkowego. Mimo że nasz pierwszy projekt napisany z dr. Maartenem Titulaerem z Erasmus University Medical Center, nie znalazł finansowania, poprawiliśmy go, wykonaliśmy dodatkowe badania wstępne i złożyliśmy go ponownie, tym razem z sukcesem. Wkrótce ruszą badania, a my jesteśmy gotowi na nowe wyzwania badawcze – opowiada dr Natalia Małek-Chudzik z Wydziału Chemicznego.

Realizacja projektu wpisuje się w strategię Politechniki Wrocławskiej, której ważnym elementem jest rozwijanie badań interdyscyplinarnych w kierunku medycyny. Projekt odnosi się również bezpośrednio do dwóch priorytetowych obszarów badawczych: Technologie dla zdrowia i medycyny oraz Badania podstawowe dla technologii i innowacji.

Dr Natalia Małek-Chudzik jest neurofarmakologiem, pracuje na stanowisku adiunkta badawczego w Katedrze Chemii Biologicznej i Bioobrazowania na Wydziale Chemicznym. Jej badania dotyczą m.in. zrozumienia roli enzymów proteolitycznych w powstawaniu bólu neuropatycznego oraz patologiach chorób o podłożu neurodegeneracyjnym. Jest laureatką wielu nagród, m.in. L’Oreal-UESCO dla Kobiet i Nauki.

Dr hab. inż. Marcin Poręba, prof. uczelni jest chemikiem, pracuje na stanowisku profesora uczelni na Wydziale Chemicznym oraz na Wydziale Medycznym. Jego badania dotyczą projektowania i aplikacji nowych narzędzi chemicznych do bioobrazowania m.in. chorób nowotworowych. Kieruje laboratorium cytometrii masowej, która nieustannie rozwija nowe narzędzia chemiczne do analizy medycznie ważnych enzymów w próbkach klinicznych od pacjentów.

Czas trwania projektu „Choroba IgLON5: tautopatia neurozapalna oraz encefalopatia: od stanu zapalnego do wczesnego leczenia neurodegeneracji to 36 miesięcy, a budżet to 1 276 000 euro. Z tego 115 000 trafi na Politechnikę Wrocławską. Jednostką finansującą projekt w Polsce jest Narodowe Centrum Nauki.