Mukowiscydoza to choroba genetyczna, która powoduje poważne, a czasem śmiertelne zaburzenia układu oddechowego i trawiennego. Nowy zabieg, dostępny od 2020 roku, poprawia czynność płuc i jakość życia. Jednak nie zawsze eliminuje bakterie odpowiedzialne za infekcje dróg oddechowych. Badając modele 3D ludzkich komórek płuc, naukowcy z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) odkryli, że lek ten nie zapobiega rozwojowi na powierzchni dróg oddechowych „stacji dokujących”, do których przyczepiają się bakterie w celu zakażenia organizmu . Te stacje dokujące wynikają z zakłócenia sygnałów zaangażowanych w rozwój komórek układu oddechowego. Łącząc obecne leczenie z innymi cząsteczkami, możliwe może być przywrócenie równowagi komórkowej, a tym samym lepsze zapobieganie infekcjom bakteryjnym. Wyniki te publikowane są w czasopiśmie American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology.

Mukowiscydoza jest najczęstszą chorobą genetyczną. Każdego roku dotyka jednego na 3300 noworodków w Szwajcarii. Mutacje w genie odpowiedzialnym za białko CFTR powodują wydzielanie nadmiernie gęstego śluzu, który blokuje drogi oddechowe. Chociaż potrójna terapia, dostępna w Szwajcarii od 2020 roku, poprawiła jakość życia osób chorych na mukowiscydozę, nie jest ona odpowiednia dla wszystkich chorych i nie zawsze okazuje się skuteczna.

„Znaczna część osób stosujących to leczenie nadal cierpi na resztkowe stany zapalne i uporczywe infekcje dróg oddechowych. Zrozumienie przyczyn tego stanu jest niezbędne, jeśli chcemy poprawić opiekę nad pacjentem” – wyjaśnia Marc Chanson, profesor zwyczajny na Wydziale Fizjologii Komórki i Metabolizmu na Wydziale Lekarskim UNIGE oraz członek Genewskiego Centrum Badań nad Stanami Zapalnymi, który kierował tymi badaniami .

Brak równowagi w sygnałach komórkowych

W poprzednich badaniach zespół Marca Chansona odkrył, że komórki oddechowe dotknięte mukowiscydozą budują na swojej powierzchni stacje dokujące, które umożliwiają bakteriom mocne zakotwiczenie w płucach. „Dlatego chcieliśmy sprawdzić, czy potrójna terapia ma wpływ na ten mechanizm, który tak predysponuje do infekcji bakteryjnych” – wyjaśnia Mehdi Badaoui, pracownik naukowy i dydaktyczny w Katedrze Fizjologii Komórki i Metabolizmu na Wydziale Lekarskim UNIGE i ostatni autor badania.

Porównując modele 3D ludzkich komórek płuc – zarówno zdrowych, jak i chorych na mukowiscydozę – naukowcy wykazali, że obecnie stosowana potrójna terapia nie zapobiega tworzeniu się tych stacji dokujących. Rzeczywiście, ekspresja genów w zdrowych komórkach, w porównaniu z komórkami mukowiscydozy, wykazuje brak równowagi pomiędzy dwoma szlakami sygnalizacji komórkowej: szlak TGF-β jest hiperaktywowany, podczas gdy szlak Wnt jest hamowany. Szlaki sygnalizacji komórkowej leżą u podstaw rozwoju wszystkich organizmów wielokomórkowych, w tym ludzi. Bez nich komórki nie są w stanie prawidłowo się rozwijać i funkcjonować.

Ujawniając zakłócenia w tych szlakach sygnalizacyjnych, zespół badawczy rzucił światło na kluczowy mechanizm: chore komórki nie otrzymują odpowiednich sygnałów i reagują, tworząc szkodliwe dla nich stacje dokujące. Przywracając równowagę między tymi dwoma komórkowymi szlakami sygnałowymi, naukowcom udało się znacznie ograniczyć rozwój tych struktur.

Jeśli uda nam się zidentyfikować związek farmaceutyczny zdolny przywrócić tę równowagę u pacjentów, będziemy mogli połączyć go z obecną potrójną terapią, aby zwiększyć jej skuteczność i ograniczyć infekcje bakteryjne, jednocześnie ograniczając jej skutki uboczne.”

Marc Chanson, profesor zwyczajny w Zakładzie Fizjologii Komórki i Metabolizmu na Wydziale Lekarskim UNIGE