Χημειοφωταύγεια στη μάχη των καρδιαγγειακών νοσημάτων

στις

Αρχική δημοσίευση : Carnegie science
Επιμέλεια-Μετάφραση: Πυθεύς

Πρόσφατα ανεπτυγμένη τεχνική η οποία φανερώνει, εμφρακτικά —για τις αρτηρίες— σύμπλοκα λιπιδίων και πρωτεϊνών σε ζωντανά ψάρια, παρέχει στους ερευνητές του Carnegie, του Πανεπιστημίου Johns Hopkins και της Κλινικής Mayo, μια ζωντανή ματιά στον τρόπο μελέτης καρδιακών νοσημάτων. Η έρευνά τους, η οποία προς το παρόν χρησιμοποιείται για την εύρεση νέων φαρμάκων για την καταπολέμηση καρδιαγγειακών παθήσεων, δημοσιεύθηκε στο επιστημονικά πρακτικά Nature Communications.

Μόρια λίπους, αλλιώς γνωστά σαν λιπίδια, όπως η χοληστερόλη και τα τριγλυκερίδια, μεταφέρονται στο κυκλοφορικό σύστημα μέσω μιάς πρωτεΐνης που ονομάζεται Απολιποπρωτεΐνη-Β ή ApoB για συντομία. Αυτά τα σύμπλοκα λιπιδίων και πρωτεΐνης ονομάζονται λιποπρωτεΐνες αλλά ίσως είναι πιό γνωστά σαν «κακή χοληστερόλη». Μερικές φορές το μεταφερόμενο αυτό σύστημα λιπιδίων-χοληστερόλης διακόπτει την πορεία του και βυθίζεται στα πλευρά των αιμοφόρων αγγείων, δημιουργώντας μια επικίνδυνη συσσώρευση. Αυτές οι εναποθέσεις που αποκαλούνται αθηρωματική πλάκα, σκληραίνουν τα τοιχώματα μιας αρτηρίας και δυσχεραίνουν την άντληση του αίματος από την καρδιά, κάτι το οποίο μπορεί να καταλήξει σε καρδιακή προσβολή.

«Η διεύρυνση των γνώσεών μας για τις λιποπρωτεΐνες που περιέχουν ApoB και ευθύνονται άμεσα για τον σχηματισμό πλάκας στα αιμοφόρα αγγεία, είναι ουσιαστικής σημασίας για την καταπολέμηση της παγκόσμιας επιδημίας των καρδιαγγειακών παθήσεων,» υποστηρίζει ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης James Thierer, πτυχιακός φοιτητής στο Johns Hopkins που πραγματοποιεί έρευνα στο Τμήμα Εμβρυολογίας του Carnegie.

Η εξεύρεση τρόπων μείωσης των λιποπρωτεϊνικών επιπέδων που δημιουργούν αθηρωματική πλάκα στο κυκλοφορικό σύστημα πρόκειται να σώσει ζωές. Όμως η ApoB είναι ένα πολύ μεγάλο σύμπλοκο πρωτεΐνης, γεγονός που δυσκολεύει τη μελέτη με τη χρήση των παραδοσιακών εργαστηριακών μεθόδων της μοριακής βιολογίας.

Έτσι, ο Thierer και ο Steven Farber του Carnegie με έναν συνεργάτη τους από την Κλινική Mayo, ανέπτυξαν το σύστημα LipoGlo, με την χρήση γονιδιακής μηχανικής τεχνολογίας αιχμής για τον χαρακτηρισμό της ApoB με ένζυμο που λαμπυρίζει, παρόμοιο με αυτό που κάνει τις πυγολαμπίδες να λάμπουν. Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να παρακολουθήσει την κίνηση των συμπλόκων ApoB σε προνύμφες ψαριού-ζέβρα. Η προσέγγισή τους είναι τόσο ευαίσθητη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την μέτρηση λιποπρωτεϊνών σε μια σχεδόν μικροσκοπική σταγόνα αίματος, επιτρέποντας στους ερευνητές να εκτελούν πολλές από τις ίδιες ιατρικές εξετάσεις που διενεργούνται στους ανθρώπους, σε λιλιπούτειες προνύμφες ψαριού-ζέβρα.

Όπως υποστηρίζει ο Farber, «Το σύστημα LipoGlo μάς επιτρέπει να μελετήσουμε την ApoB σε μικροσκοπική προνύμφη ψαριού-ζέβρα, δίνοντάς μας τη δυνατότητα να δοκιμάσουμε χιλιάδες πιθανών φαρμάκων και να βρούμε τη ‹βελόνα στ´ άχυρα› που θα μπορεί να είναι η επόμενη θεραπεία αυτής της φοβερής ασθένειας. Το είδος αυτής της ολόσωμης απεικόνισης ζώου δεν είναι εφαρμόσιμο για κανένα άλλο σπονδυλωτό.»

Προς παρόν, οι γιατροί στις Η.Π.Α. Προσδιορίζουν τον κίνδυνο της αθηροσκλήρωσης έμμεσα, μετρώντας τις συγκεντρώσεις στο αίμα των λιποπρωτεϊνικών συστατικών όπως το λίπος και την χοληστερόλη. Όμως αυτό είναι ένα ατελές εργαλείο το οποίο μπορεί, σε κάποιες περιπτώσεις, να υποτιμήσει τους κινδύνους.

Το LipoGlo επιτρέπει στον Farber και την ομάδα του να παρατηρήσουν απευθείας την συγκέντρωση, το μέγεθος και την κατανομή των λιποπρωτεϊνών σε εξαιρετικά μικρά δείγματα υλικού ώστε να μπορούν τελικά να διευκρινίσουν τους τρόπους αντιμετώπισης των κινδύνων των καρδιαγγειακών νοσημάτων.

Χρησιμοποιώντας το σύστημα αυτό, οι Thierer, Farber και Stephen Ekker της Κλινικής Mayo ανακάλυψαν επίσης ένα μυστηριώδες γονίδιο με την ονομασία pla2g12b, το οποίο έχει τεράστια επίδραση σε αμφότερα το μέγεθος και τον αριθμό των λιποπρωτεϊνών που περιέχουν ApoB. Δεν είναι ακόμη ξεκάθαρο το πώς ακριβώς λειτουργεί το γονίδιο αυτό, περαιτέρω έρευνα ωστόσο, θα μπορούσε να βοηθήσει την ομάδα να κατανοήσει γιατί οι καρδιακές παθήσεις μεταφέρονται σε οικογένειες ή να στοχεύσουν σε νέα στρατηγική ελέγχου του αριθμού των λιποπρωτεϊνών στην κυκλοφορία του αίματος.

«Παρότι μένει ακόμα πολύς δρόμος για την πλήρη κατανόηση των διαδικασιών που υποβόσκουν της αθηροσκλήρωσης, τα ευρήματα αυτά δείχνουν ότι το εργαλείο LipoGlo έχει την δυνατότητα να μεταμορφώσει την κατανόησή μας για τη βιολογία των λιποπρωτεϊνών η οποία θα έχει σημαντικές επιπτώσεις σε μελλοντικές στρατηγικές θεραπείας καρδιακών παθήσεων,» αναφέρει συνοψίζοντας ο Farber.

  • Η εικόνα συλλαμβάνει το λαμπερό μπλέ φως (χημειοφωταύγεια) που εκπέμπεται από την πρωτεΐνη NanoLuc στο LipoGLo ψάρι-ζέβρα. Προσαρτώντας το λαμπερό αυτό ένζυμο σε σωματίδια κακής χοληστερόλης, οι ερευνητές μπορούν να οπτικοποιήσουν πόση χοληστερόλη βρίσκεται σε κάθε ψάρι και σε ποιό σημείο του σώματός του. Η πάνω εικόνα δείχνει έμβρυο ψαριού-ζέβρα 24ωρης ανάπτυξης με πολλά σωματίδια χοληστερόλης να προέρχονται από τον μεγάλο σφαιρικό λεκιθικό ασκό του, δείχνοντας ότι τα επίπεδα χοληστερόλης κορυφώνονται μεταξύ τρίτης και τέταρτης ημέρας ζωής στα έμβρυα του ψαριού-ζέβρα. _ courtesy of James Thierer and Ed Hirschmugl.

Provided by


Χημειοφωταύγεια : βλ. Σχετικό λήμμα