Ακολουθήστε την «ΑΥΓΗ»
Ο επιλεγμένος κατάλογος δεν υπάρχει πλέον.

Τροποποιημένα βακτήρια βοηθούν στην ανακάλυψη νέων φαρμάκων κατά νευροεκφυλιστικών ασθενειών

Μέλη της ερευνητικής ομάδας που διεκπεραίωσε τη μελέτη. Απεικονίζονται από αριστερά: δρ Κωνσταντίνος Παπαβασιλείου (ΕΙΕ), δρ Βαρβάρα Μαυροειδή (ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος), Ηλίας Μάτης (ΕΙΕ), καθηγητής Σπύρος Ευθυμιόπουλος (Πανεπιστήμιο Αθηνών), δρ Μαρία Πελεκάνου (ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος), δρ Γεώργιος Σκρέτας (ΕΙΕ), δρ Μάνθος Παπαδόπουλος (ΕΙΕ), Νικολέττα Παπαευγενίου (ΕΙΕ), δρ Νίκη Χονδρογίαννη (ΕΙΕ), δρ Στάθης Γκόνος (ΕΙΕ), Στεφανία Πανούτσου (ΕΙΕ), Δάφνη Δεληβοριά (ΕΙΕ)

Εισαγωγή Ερευνητές του Εργαστηρίου Ενζυμικής και Συνθετικής Βιοτεχνολογίας του Ινστιτούτου Βιολογίας, Φαρμακευτικής Χημείας και Βιοτεχνολογίας (ΙΒΦΧΒ) του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών (ΕΙΕ) με...

Εισαγωγή

Ερευνητές του Εργαστηρίου Ενζυμικής και Συνθετικής Βιοτεχνολογίας του Ινστιτούτου Βιολογίας, Φαρμακευτικής Χημείας και Βιοτεχνολογίας (ΙΒΦΧΒ) του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών (ΕΙΕ) με επικεφαλής τον δρ Γεώργιο Σκρέτα διενεργούν έρευνα αιχμής στο πεδίο της Συνθετικής Βιολογίας. Οι ερευνητές κατασκεύασαν γενετικά τροποποιημένα βακτήρια που επιτυγχάνουν την εύκολη και γρήγορη ανακάλυψη εν δυνάμει θεραπευτικών μορίων κατά σοβαρών νευροεκφυλιστικών παθήσεων. Η εργασία τους δημοσιεύτηκε στο τεύχος Οκτωβρίου 2017 της επιθεώρησης «Nature Biomedical Engineering». Σημειώνεται ότι τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης εργασίας έχουν ήδη οδηγήσει σε δύο αιτήσεις για διεθνή διπλώματα ευρεσιτεχνίας, ενώ μέχρι στιγμής έχουν αποσπάσει συνολικά και πέντε βραβεία καλύτερης παρουσίασης σε συνέδρια στην Ελλάδα και στο εξωτερικό. Ο επικεφαλής του εργαστηρίου δρ Γεώργιος Σκρέτας μιλά στο «Πρίσμα» και στη Λήδα Αρνέλλου για τα αποτελέσματα της έρευνας.

Ποιο είναι το κοινό μοριακό φαινόμενο που έχει παρατηρηθεί σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες;
Οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες προσβάλλουν διαφορετικές περιοχές του ανθρώπινου εγκεφάλου και έχουν διαφορετικά συμπτώματα. Ωστόσο, σε πολλές από τις ασθένειες αυτές, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, η νόσος Πάρκινσον και η αμυατροφική πλευρική σκλήρυνση, παρατηρείται ένα κοινό μοριακό χαρακτηριστικό: συγκεκριμένες πρωτεΐνες που βρίσκονται στα κυττάρά μας εμφανίζουν έντονη τάση να προσκολλώνται η μία πάνω στην άλλη. Εξαιτίας αυτού, δημιουργούνται τελικά «πακετάκια» πρωτεϊνών (συσσωματώματα) τα οποία έχουν μικρά (ολιγομερή) ή μεγαλύτερα μεγέθη (ινίδια). Μελέτες των τελευταίων ετών έχουν δείξει ότι τα πρωτεϊνικά  αυτά «πακετάκια» είναι τοξικά για συγκεκριμένα είδη νευρώνων. Συνθήκες που ευνοούν τη συσσώρευση των συσσωματωμάτων αυτών στον ανθρώπινο εγκέφαλο, π.χ. γήρανση, προωθούν τον μαζικό νευρωνικό θάνατο και οδηγούν τελικά στο νευροεκφυλισμό.      

Ποιο είναι το αντικείμενο έρευνας του εργαστηρίου σας και πώς σχετίζεται με την αντιμετώπιση των νευροεκφυλιστικών ασθενειών;

Το εργαστήριό μας δραστηριοποείται στα επιστημονικά πεδία της Βιοτεχνολογίας και της Συνθετικής Βιολογίας. Αποστολή του είναι η κατασκευή τροποποιημένων μικροβιακών οργανισμών, όπως βακτήρια και μύκητες, τα οποία έχουν τη δυνατότητα να παράγουν χρήσιμα προϊόντα για τη βιομηχανία χημικών, τροφίμων και φαρμάκων. Τα τελευταία χρόνια επιδιώξαμε κάτι ανατρεπτικό: να ξεκινήσουμε από έναν απλό μονοκύτταρο οργανισμό όπως το βακτήριο Escherichia coli, το οποίο δεν έχει όργανα, ούτε μοιάζει καθόλου με τα νευρικά μας κύτταρα, ούτε παράγει φυσικά αυτές τις πρωτεΐνες που εμπλέκονται στις νευροεκφυλιστικές νόσους, και να το μετατρέψουμε σε ένα «κυτταρικό εργοστάσιο» ανακάλυψης ενώσεων με εν δυνάμει θεραπευτικές ιδιότητες κατά σοβαρών ανθρώπινων ασθενειών.

Τι δυνατότητες έχουν τα  γενετικά τροποποιημένα βακτήρια που κατασκευάσατε στο εργαστήριο;

Η μοναδικότητα των βακτηρίων μας έγκειται στο ότι μπορούν να επιτελούν ταυτόχρονα και αποτελεσματικά δύο σύνθετες λειτουργίες: πρώτον να παράγουν βιοσυνθετικά έναν πολύ μεγάλο αριθμό διαφορετικών ενώσεων (δεκάδες ή και εκατοντάδες εκατομμύρια διαφορετικά μόρια) και δεύτερον να ανιχνεύουν εύκολα και γρήγορα τα σπάνια  βιοδραστικά μόρια με την ικανότητα να αποτρέπουν τη δημιουργία νευροτοξικών πρωτεϊνικών συσσωματωμάτων.

Εφαρμόζοντας τη συγκεκριμένη τεχνολογία, καταφέρατε να παράγετε και να σαρώσετε μια συνδυαστική βιβλιοθήκη περισσοτέρων από 10 εκατομμυρίων μακροκυκλικών μορίων. Ποιος ο στόχος της συγκεκριμένης βιβλιοθήκης;

Η τεχνολογία που αναπτύξαμε επιτρέπει την παραγωγή μια μεγάλης συλλογής (βιβλιοθήκης) δεκάδων ή εκατοντάδων εκατομμυρίων διαφορετικών μορίων, τα οποία ανήκουν σε μια κατηγορία ενώσεων που ονομάζονται κυκλικά πεπτίδια. Φανταστείτε ότι τα μόρια αυτά είναι σαν μικρά κρικάκια σε ποικίλα μεγέθη, στα οποία έχουμε περάσει χάντρες πολλών διαφορετικών ειδών, με διαφορετική σειρά και τυχαίο τρόπο κάθε φορά. Από τη διαδικασία αυτή προκύπτουν εκατομμύρια διαφορετικοί συνδυασμοί από «μοριακά βραχιολάκια», τα οποία έχουν ξεχωριστή εμφάνιση το καθένα (μοριακή δομή) και επιδεικνύουν διαφορετικές ιδιότητες. Τα περισσότερα από αυτά τα τυχαία βραχιολάκια που προκύπτουν είναι άχρηστα και απορρίπτονται. Ωστόσο, περίπου ένα βραχιολάκι στο εκατομμύριο από αυτά που παράγουν τα βακτήρια έχει την ικανότητα να προσδένεται στην πρωτεΐνη-στόχο και να αποτρέπει τη δημιουργία νευροτοξικών «πακέτων» αυτής. Τα μόρια αυτά επιλέγονται ως τα βιοδραστικά από τα ίδια τα βακτήρια που τα παράγουν και αποτελούν τα εν δυνάμει φάρμακα.     

Συνεργαστήκατε και με άλλους ερευνητικούς φορείς για την έρευνα αυτή;
Η συγκεκριμένη προσέγγιση σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε στο εργαστήριό μας, αλλά η μελέτη συνολικά ήταν μια διεπιστημονική και άκρως συνεργατική προσπάθεια, στην οποία συμμετείχαν ένα πλήθος εργαστηρίων και ερευνητών, τόσο από ΕΙΕ (δ. Νίκη Χονδοργιάννη, δ. Στάθης Γκόνος, δ. Μάνθος Παπαδόπουλος), όσο και από άλλα ερευνητικά κέντρα και πανεπιστήμια της Ελλάδας, όπως ο Δημόκριτος (δ. Μαρία Πελεκάνου), το Πανεπιστήμιο Αθηνών (καθηγητής Σπύρος Ευθυμιόπουλος) και πολλοί άλλοι που αναφέρονται στη δημοσίευση. Καθοριστικός παράγοντας για την επιτυχία του εγχειρήματος ήταν ο ενθουσιασμός και η αποτελεσματικότητα των νέων ερευνητών (υποψήφιων διδακτόρων και μεταδιδακτόρων) που ενεπλάκησαν στη μελέτη. Θεωρώ αξιοσημείωτο το γεγονός ότι μια τόσο υψηλού κύρους επιστημονική δημοσίευση ήταν αποτέλεσμα μιας αμιγώς ελληνικής προσπάθειας, χωρίς καμμία εμπλοκή εργαστηρίων του εξωτερικού, και με χρηματόδητηση κυρίως από εθνικά ερευνητικά προγράμματα. Πιστεύω ότι αυτό αποτελεί άλλη μια απόδειξη της ποιότητας του ερευνητικού δυναμικού της χώρας και υποδεικνύει ότι η θέσπιση μεγαλεπίβολων στόχων από την αρχή και η επιμονή στην επιτυχή υλοποίησή τους μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικά επιτεύγματα.   

Ποια είναι κατά τη γνώμη σας τα βασικότερα πλεονεκτήματα της νέας αυτής τεχνολογίας;

Πιστεύω ότι η τεχνολογία μας προσφέρει μια σειρά από σημαντικά πλεονεκτήματα. Πρώτον, επιτρέπει την παραγωγή και μελέτη ενός πολύ μεγάλου αριθμού διαφορετικών μορίων, αυξάνοντας έτσι σημαντικά τις πιθανότητες να εντοπιστούν αποτελεσματικές ενώσεις με τις επιθυμητές αντινευροεκφυλιστικές ιδιότητες. Δεύτερον, επειδή όλη η διαδικασία παραγωγής των υπό αξιολόγηση ενώσεων και σάρωσής τους για την εύρεση των βιοδραστικών μορίων λαμβάνει χώρα μέσα σε ένα απλό βακτηριακό κύτταρο, που πολλαπλασιάζεται πολύ γρήγορα και καλλιεργείται πολύ εύκολα, η όλη διεργασία είναι πολύ απλή, ταχεία και φθηνή, χωρίς να απαιτεί καμμία διαδικασία πολύπλοκης χημικής σύνθεσης. Τρίτον, παράγει και αξιολογεί μόρια τα οποία είναι απολύτως πρωτότυπα και δεν έχουν παραχθεί και μελετηθεί από άλλους ερευνητές στο παρελθόν. Έτσι, οι βιοδραστικές ενωσεις που προκύπτουν είναι δομικά πρωτότυπες, χωρίς περιορισμούς διανοητικής ιδιοκτησίας για τη χρήση τους ως πιθανά φάρμακα. Το χαρακτηριστικό αυτό αυξάνει σημαντικά την ελκυστικότητα των συγκεκριμένων μορίων για εμπορική αξιοποίηση από τη φαρμακευτική βιομηχανία. Τέλος, τα αποτελέσματά μας έχουν δείξει ότι η συγκεκριμένη μεθοδολογία μπορεί να αποτελέσει μια τεχνολογία-πλατφόρμα ανακάλυψης πιθανών νέων φαρμάκων, μια τεχνολογία δηλαδή που δεν είναι εφαρμόσιμη μόνο για μία συγκεκριμένη ασθένεια, αλλά μπορεί εύκολα να προσαρμοστεί για την ανακάλυψη εν δυνάμει θεραπευτικών ενώσεων για πλήθος ασθενειών που χαρακτηρίζονται από το κοινό μοριακό φαινόμενο της πρωτεϊνικής συσσωμάτωσης που ανέφερα. Μέχρι σήμερα, έχει βρεθεί ότι υπάρχουν πάνω από είκοσι ασθένειες αυτού του είδους, οι περισσότερες από τις οποίες είναι νευροεκφυλιστικές και παραμένουν ανίατες.

Λ.Α.

 

 

 

 

 

 

Δείτε όλα τα σχόλια