Leczenie chorób mózgu wymaga pokonania jednej z najtrudniejszych przeszkód biologicznych – bariery krew–mózg. Jest ona tarczą ochronną organizmu, która skutecznie blokuje dostęp większości cząsteczek, w tym niemal wszystkich białek, do tkanki nerwowej. Dla naukowców oznacza to poważne ograniczenie w dostarczaniu do mózgu leczniczych białek – substancji o ogromnym potencjale terapeutycznym, szczególnie w przypadku chorób neurodegeneracyjnych. Najnowsze badania sugerują jednak zaskakujące rozwiązanie: wykorzystanie pasożyta Toxoplasma gondii jako biologicznego „kuriera”, który przenosi lecznicze białka.
Toksoplazma – pasożyt z wyjątkowymi umiejętnościami
Toxoplasma gondii to jednokomórkowy pasożyt, który potrafi wniknąć do mózgu niemal każdego ciepłokrwistego organizmu. U kotów – swojego żywiciela ostatecznego – pasożyt rozmnaża się w jelitach i wydalany jest z kałem w formie oocyst. Po zakażeniu innego zwierzęcia, np. gryzonia, Toxoplasma migruje do mięśni i mózgu. Tam może przetrwać przez długi czas, nie wywołując ciężkich objawów. Naukowcy postanowili wykorzystać tę zdolność pasożyta do transportu i ukierunkowanego uwalniania leczniczych białek bezpośrednio w mózgu.
Zobacz też: To może być bruksizm.
Inżynieria pasożyta do celów terapeutycznych
Zespół naukowców z Massachusetts Institute of Technology, kierowany przez bioinżyniera Shahara Brachę, zmodyfikował genetycznie pasożyta, aby mógł transportować i wydzielać białka terapeutyczne. W badaniach zastosowano białka o masie 88–110 kilodaltonów, połączone z białkami wydzielniczymi Toxoplasmy. Tak przygotowany organizm potrafił dostarczyć lecznicze białka do komórek nerwowych w hodowlach komórkowych, organoidach mózgowych oraz mózgach myszy laboratoryjnych.
Naukowcy opracowali dwa mechanizmy transportu. Pierwszy, oparty na tzw. „kiss-and-spit”, polegał na chwilowym kontakcie pasożyta z błoną komórkową i wprowadzeniu białek do kilku komórek jednocześnie. Drugi wykorzystywał struktury zwane gęstymi ziarnistościami. Po wniknięciu pasożyta do wnętrza komórki, z tych ziarnistości uwalniane są białka do cytoplazmy gospodarza. To umożliwia dłuższy i intensywniejszy wpływ terapeutyczny.
Lecznicze białka w praktyce – badania na myszach
W eksperymencie zastosowano białko potencjalnie przydatne w leczeniu zespołu Retta – rzadkiej choroby neurologicznej występującej u dzieci. Po podaniu zmodyfikowanej Toxoplasmy myszom, techniki obrazowania fluorescencyjnego wykazały skuteczne dostarczenie leczniczego białka do różnych obszarów mózgu, ze szczególnym uwzględnieniem kory mózgowej.
Nadzieje i ograniczenia
Chociaż pierwsze wyniki są bardzo obiecujące, eksperci podkreślają, że do zastosowania tej technologii u ludzi droga jest jeszcze długa. Wciąż nieznane są wszystkie mechanizmy działania Toxoplasmy w organizmie, a użycie potencjalnie niebezpiecznego pasożyta budzi zrozumiałe obawy. Trwają jednak prace nad osłabieniem jego zdolności przetrwania poza laboratorium. Może tak być np. przez wprowadzenie modyfikacji genetycznych, które uniemożliwią mu życie bez określonych substancji obecnych tylko w warunkach hodowlanych.
Jak mówi prof. John Boothroyd z Uniwersytetu Stanforda, choć wprowadzenie zakaźnego organizmu do organizmu człowieka może budzić kontrowersje, sama koncepcja biologicznego transportera dla leczniczych białek otwiera zupełnie nowe możliwości w neurologii i onkologii.
Przyszłość terapii opartych na białkach
Lecznicze białka odgrywają coraz większą rolę w terapii wielu chorób, ale ich skuteczne dostarczanie do mózgu wciąż stanowi wyzwanie. Pasożyty, takie jak Toxoplasma gondii, dzięki swojej naturalnej zdolności do przekraczania bariery krew–mózg, mogą stać się innowacyjnym rozwiązaniem, które pozwoli wykorzystać pełen potencjał terapii białkowych w leczeniu chorób neurologicznych.
