Trucizna, która może stać się lekiem

Cyjanobakterie, popularnie zwane sinicami, pojawiające się latem w jeziorach i morzu to zmora kąpiących się. Metabolity sinic są niebezpieczne dla zdrowia. Naukowcy z UWM pracują nad wykorzystaniem ich jako leku m.in. na nowotwory.

Prof. Paweł Brzuzan z Katedry Biotechnologii w Ochronie Środowiska Wydziału Nauk o Środowisku prowadzi badania dotyczące roli jednego z metabolitów sinic w procesie powstawania stanów zapalnych wątroby. Modelem badawczym została sieja, ryba, której badaniami prof. Brzuzan zajmuje się od 30 lat.

– Badania, które teraz prowadzę to w zasadzie cykl 3 grantów. Każdy kolejny jest konsekwencją poprzedniego. Pierwszy grant trwał od 2013 do 2016 r. Ostatni zaczął się w tym roku. Naszym celem jest zdobycie wiedzy, jak metabolity sinic regulują wzrost i podział komórek nowotworowych oraz zbadanie ich działania bakteriobójczego. Wiedza ta pozwoli opracować nowe leki antynowotworowe lub udoskonalić leczenie ciężkich chorób. Obecnie ponad połowa dostępnych leków to substancje naturalne lub ich syntetyczne pochodne. Sinice mają duży potencjał farmakologiczny – wyjaśnia prof. P. Brzuzan.

Sinice wytwarzają mikrocystyny, związki te zanieczyszczają wodę. Ich spożycie może poważnie uszkodzić wątrobę, a nawet wywołać chorobę nowotworową. Zespół naukowców pod kierunkiem prof. Brzuzana zauważył, że wątroba siei pod działaniem pewnej mikrocystyny najpierw uległa uszkodzeniu, następnie zregenerowała się, a w końcu stała się niewrażliwa na kolejne dawki toksyn.

Naukowcy zauważyli, że zmianom tym towarzyszą zmiany ilości wątrobowych cząsteczek mikroRNA (miRNA) – niekodujących, krótkich cząsteczek kwasu rybonukleinowego, które odgrywają istotną rolę w rozwoju i funkcjonowaniu komórek.

Badania te były prowadzone na specjalnym, wyselekcjonowanym, przeznaczonym do tego typu badań stadzie ryb w ośrodku w Rutkach w okolicy Gdańska. I stanowiły temat pierwszego grantu uzyskanego z programu Opus Narodowego Centrum Nauki, które przyznało zespołowi prof. Brzuzana ponad 600 tys. zł na badania.

Naukowców zainteresował szczególnie jeden mikroRNA – MiR92b-3p. Badania nad nim stanowią temat drugiego grantu rozpoczętego w ubiegłym roku. Prace badawcze potrwają do 2020 r. Kwota uzyskana na badania wynosi ponad mln zł i także pochodzi z programu Opus NCN.

– To właśnie ten mikroRNA towarzyszył procesom uszkodzenia i regeneracji wątroby u ryb. MiR92b-3p. występuje także u ludzi. W zdrowej wątrobie jest liczny, jednak w stanach patologicznych jego liczebność istotnie się zmienia. Na przykład zwiększoną ekspresję MIR92b-3p wykazano w wirusowym zapaleniu wątroby, zaś zmniejszoną np. w marskości wątroby. To skłoniło nas do badania jego funkcji u ryb. Ryby otrzymywały dawkę mikrocystyny wywołującą stany zapalne wątroby – tłumaczy prof. Brzuzan.

Prof. Brzuzan jest zdania, że wyniki uzyskane w trakcie badań znajdą zastosowanie także w medycynie ludzkiej.

– Szukamy odpowiedzi, czy nadmiar lub brak MiR92b-3p wywoła określone efekty w uszkodzonej wątrobie i czy możliwe jest ograniczenie toksycznego uszkodzenia wątroby za pomocą kontrolowania ilości tego mikroRNA. Spodziewamy się uzyskać wyniki pozwalające na zastosowanie mikroRNA 92b-3p w leczeniu uszkodzeń wątroby – mówi prof. Brzuzan.

Trzeci grant (także z NCN) prowadzony niemal równolegle z drugim dotyczy bardziej medycyny ludzkiej. W skład zespołu badawczego oprócz naukowców z UWM wchodzą także naukowcy z Uniwersytetu Gdańskiego oraz Międzynarodowego Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie.

– Ten projekt badawczy, bardzo wysoko oceniony przez ekspertów, ma m.in. dać odpowiedź na pytanie, które metabolity sinic mogą blokować mikroRNA, czyli spowolnić funkcje naszego MiR92b-3p. Ten szczególny mikroRNA ma bardzo duży wpływ na zachowanie ludzkich komórek. Jego nadmiar w komórkach wątroby prowadzi do ich niekontrolowanych podziałów. Jesteśmy przekonani, że nie jest kwestią pytanie: czy, ale raczej kiedy leki zawierające cząsteczki RNA będą w powszechnym użyciu – dodaje prof. Brzuzan.

Małgorzata Hołubowska

Na zdj. od lewej: inż. Michał Wesołowski, student; Paulina Budzińska, studentka, prof. Paweł Brzuzan, mgr Maciej Florczyk, doktorant

Granty realizowane przez zespół naukowców pod kierunkiem prof. Pawła Brzuzana:

Rola mikroRNA w mechanizmie hepatotoksyczności mikrocystyny-LR u ryb (2013-2016)

Funkcjonalna charakterystyka mikroRNA 92b-3p jako narzędzia w diagnostyce i leczeniu toksycznego uszkodzenia wątroby u ryb (2017-2020)

Małocząsteczkowe metabolity cyjanobakterii Morza Bałtyckiego jako potencjalne inhibitory funkcji mikroRNA (2018-2021

w kategorii