Naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu i Instytutu Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych im. Włodzimierza Trzebiatowskiego PAN, wykorzystując technologię mRNA, zamierzają odwrócić proces resorpcji kości. Opracowana przez nich technologia może zrewolucjonizować leczenie osteoporozy.
Na osteoporozę choruje co trzecia kobieta po okresie przekwitania – ryzyko złamania kości wynosi u pań oscyluje wokół 40%, podczas gdy u mężczyzn to około 13–22%. Ta uogólniona choroba metaboliczna kości charakteryzuje się niską masą kostną, upośledzoną mikroarchitekturą tkanki kostnej, a w konsekwencji zwiększoną jej łamliwością i podatnością na złamania. W początkowej fazie przebiega bezobjawowo – dlatego też osteoporoza nazywana jest cichym złodziejem kości.
Osteoporoza jest chorobą społeczną, a więc taką, która jest istotna nie tylko z powodu skali, ale też kosztów ekonomicznych – tłumaczy prof. Krzysztof Marycz z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, który wykorzystując technologię mRNA, stworzy biomateriał, dzięki któremu nie tylko możliwe będzie zahamowanie procesu rzeszotowienia kości, ale dojdzie też do odbudowy brakującego materiału kostnego.
Od koni do człowieka
Nad rozwiązaniem zaczął pracować już kilka lat temu. Punktem wyjścia były badania związane z końmi.
Razem z Pawłem Golonką zaproponowaliśmy podobną technologię, choć jeszcze bez mRNA, do wypełniania cyst podchrzęstnych u koni. Wyniki badań klinicznych były spektakularne, więc zacząłem się zastanawiać nad tym, jak to doświadczenie wykorzystać w szukaniu rozwiązań terapeutycznych dla ludzi – tłumaczy prof. Marycz, który nie kryje, że konie to jego pasja.
Nie wyobraża sobie życia bez jazdy konnej i to właśnie dzięki koniom wpadł na pomysł odwrócenia procesu resorpcji kości poprzez zastosowanie cząsteczek mRNA i/lub małych niekodujących RNA (mikroRNA/miRNA). Cząsteczki miRNA regulują poziom mRNA, działając na poziomie postranskrypcyjnym, mając bezpośrednio wpływ na oczekiwany efekt terapeutyczny.
Osteoklasty, osteoblasty i mRNA
W projekcie, który zdobył najwyższe finansowanie w konkursie TANGO 5 Narodowego Centrum Badań i Rozwoju badacz z UPWr zaproponował wykorzystanie technologii nieorganicznej do ochrony cząsteczek organicznych: mRNA ma hamować osteoklasty i promować osteoblasty w miejscu ubytku w kości.
To radykalna zmiana w podejściu do tego zagadnienia. Do tej pory myślano o tym, by do kości dostarczać wapń. Ja zamierzam wykorzystać komórki, które ten wapń produkują, bo problemem osteoporozy są nadaktywne komórki kościogubne, tj. te „zjadające” kość. Z kolei te, które ją budują i umożliwiają deponowanie wapnia w kości, są wyraźnie słabsze. Wpadłem więc na pomysł, by na poziomie postranskrypcyjnym zablokować komórki osteoporotyczne, a więc osteoklasty, a aktywować komórki osteoblastyczne, tym samym doprowadzając do sytuacji, w której będą one deponować kluczowe białka w macierzy kostnej i sprzyjać odkładaniu się wapnia, a więc budować kość w miejscu ubytku – tłumaczy prof. Krzysztof Marycz.
Dodaje od razu, że nowatorstwo tej metody polega nie tylko na odwróceniu procesu, jaki zachodzi w kości, ale też na precyzji umiejscowienia tego procesu i jego regulacji. Biomateriał z mRNA zostanie bowiem wprowadzony w miejsce konkretnego ubytku, a lekarz będzie sterował kolejnością aktywacji: najpierw będą się otwierać mikrokapsułki z mRNA, które zahamuje osteoklasty, a potem będą się otwierać kolejne – tym razem z mRNA, które pobudzi osteoblasty do działania. Nowością jest też materiał, w którym będzie umieszczone mRNA, które w obecnie stosowanych rozwiązaniach jest zawieszone w lipidach. Tutaj zostaną użyte hydroksyapatyty, a więc związki nieorganiczne połączone z nanocząsteczkami magnetycznymi.
W projekcie realizowanym przez konsorcjum: Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych im. Włodzimierza Trzebiatowskiego PAN oraz spółkę Vivadental zaplanowane są badania przedkliniczne i kliniczne ok. 15 pacjentek w wieku powyżej 60 roku życia leczonych z powodu ubytków kostnych twarzo-czaszki, chorób przyzębia lub o upośledzonym metabolizmie kostnym m.in. z osteoporozą.
Szansa dla ambitnych
W badania zaangażowani są biolodzy molekularni, specjaliści z zakresu inżynierii tkankowej i biomateriałowej, jak również klinicyści. Prof. Marycz podkreśla, że projekt jest przykładem medycyny translacyjnej, czyli skutecznego przełożenia badań naukowych na konkretną strategię terapeutyczną.
Mam nadzieję, że uda nam się dojść do trzeciego etapu, którym będzie szczepionka przeciwko osteoporozie. Jeśli w 15 miesięcy, wykorzystując mRNA, udało się dać ludzkości szczepionkę przeciwko SARS-CoV-2, to marzenie to wcale nie jest nierealne – kończy z uśmiechem.
źródło: UPWr