Dostęp Otwarty

Genetyka

Przyczyny przewlekłej choroby płuc i retinopatii wcześniaczej

Elżbieta Borek
Konsultacja medyczna:prof. Jacek J. Pietrzyk

Zakończył się pierwszy etap projektu badawczego NEOMICS, realizowanego w Katedrze Pediatrii Instytutu Pediatrii UJ CM. Badania 119 wcześnie urodzonych noworodków ujawniły m.in., że organizmy wcześniaków, w zależności od stopnia dojrzałości, produkowały inne zestawy białek. Odkrycie to może przyczynić się do skuteczniejszego zapobiegania powikłaniom wcześniactwa.

Badanie składało się z dwóch części: eksperymentalnej, prowadzonej w Rikshospitalet Uniwersytetu w Oslo pod kierunkiem prof. Ola D. Saugstada, oraz klinicznej, prowadzonej na oddziałach noworodkowych USD w Krakowie pod kierunkiem prof. dr. hab. med. Jacka J. Pietrzyka i w Klinice Neonatologii WUM pod kierunkiem prof. dr hab. med. Marii Katarzyny Kornackiej-Borszewskiej.

Badane noworodki przyszły na świat przed 30. tyg. ciąży. Najmniejszy z nich ważył 500 g, a największy mniej niż 1400 g. Badanie było tak skonstruowane, aby móc prześledzić wszystkie etapy odpowiedzi organizmu na działania różnych czynników, np. tlenu czy leków. Analizowano ekspresję genów, stężenie we krwi różnorodnych białek, a dodatkowo przeprowadzono eksperymenty z komórkami krwi pobranymi od wcześniaków, które poddawano wpływowi różnych warunków i obserwowano, jak reagują i jakie mają mechanizmy obronne.

Prof. Pietrzyk zapewnia, że dzięki zastosowaniu najnowszych metod genetyki molekularnej oraz proteomiki wystarczyło pobrać do badań zaledwie kilka kropli krwi. Naukowcy dowiedzieli się np., że noworodki o różnym stopniu dojrzałości różnią się produkcją prawie jednej czwartej swoich białek. To odkrycie będzie miało przełożenie na metody leczenia.

Z punktu widzenia rodziców dodatkową korzyścią programu jest to, że przez kilka lat ich dziecko pozostaje pod stałą opieką Poradni Zaburzeń Rozwoju Dzieci. Już od pierwszych tygodni życia przechodzi szczegółowe badania okulistyczne, neurologiczne i badania funkcji płuc.

Badając krew wcześniaków, specjaliści posłużyli się mikromacierzami. W porównaniu z dotychczas stosowanymi metodami, jak np. klasyczne badanie kariotypu, hybrydyzacje na mikromacierzach umożliwiają analizę w jednym eksperymencie całego materiału genetycznego, a więc olbrzymiej liczby genów jednocześnie.

Mikromacierze to szklane płytki wielkości około 1 cm2, do których przyczepionych jest nawet kilka milionów tzw. sond genetycznych, odpowiadających milionom unikalnych fragmentów prawdziwego (np. ludzkiego) genotypu. Niezwykłość mikromacierzy polega na tym, że można jednocześnie zbadać aktywność całego materiału genetycznego, składającego się u każdego człowieka z około trzech miliardów genetycznych „liter”. Na podstawie intensywności świecenia genów pod wpływem światła lasera można stwierdzić, który gen jest aktywny, a który nie. – Chodzi o znalezienie mechanizmów powstawania ciężkich powikłań pojawiających się u niektórych wcześniaków. Jeśli zostaną odkryte geny odpowiedzialne za ciężką chorobę płuc i pogorszenie, a nawet utratę wzroku u niektórych, bardzo małych noworodków, będzie można lepiej chronić najbardziej zagrożone dzieci, specjalnie dla nich modyfikując metody leczenia – tłumaczy prof. Mirosław Bik-Multanowski, kierownik Zakładu Genetyki Medycznej UJ CM.

Aby nie narażać zdrowia dzieci, korzystano również z próbek krwi pobranych od myszy, u których eksperymentalnie wywołano powikłania podobne do występujących u wcześniaków.

– Badania są w ostatniej fazie i za kilka miesięcy spodziewamy się skompletować interesujące nas informacje dotyczące nieprawidłowej aktywności genów odpowiedzialnych za wspomniane ciężkie choroby najmniejszych noworodków – mówi prof. Bik-Multanowski.

Badania łączą elementy eksperymentu z praktycznymi obserwacjami klinicznymi, co sprawia, że program ma oryginalny i nowatorski charakter.

W Norwegii prowadzono badania eksperymentalne na zwierzętach. Naukowcy w laboratorium Rikshospitalet Uniwersytetu w Oslo poddawali noworodki myszy działaniu zwiększonych stężeń tlenu i sprawdzali, jaki ma to wpływ na rozwój ich płuc oraz tworzenie się naczyń w tylnej części oka. Część myszy poddawano leczeniu, by sprawdzić, jakie leki działają najlepiej na rozwijające się płuca. Badania potwierdziły wcześniejsze obserwacje o szkodliwym wpływie tlenu oraz reakcji zapalnej, a dodatkowo wykazały, że jednym z elementów, który może wpływać na to, czy dziecko rozwinie chorobę o łagodnym, czy ciężkim nasileniu, jest aktywność małych naczyń krwionośnych m.in. w płucach i oku.

Projekt uzyskał 4 mln zł z Norweskiego Mechanizmu Finansowego. Po jego zakończeniu lekarze będą pracowali nad przełożeniem wyników badań na praktykę i nad ewentualną modyfikacją standardów leczenia wcześniaków. Oba programy otrzymały zgodę Komisji Bioetycznej UJ.