Diagnostyka psychiatryczna opiera się dziś głównie na rozmowie z lekarzem, ale wkrótce może się to zmienić. Naukowcy w instytucie Łukasiewicz – PORT opracowali obiektywne protokoły badawcze, które pozwalają modelować choroby psychiczne na poziomie komórkowym i behawioralnym. Zapowiada się na rewolucję w rozpoznawaniu i leczeniu depresji, schizofrenii czy PTSD.
Diagnostyka zaburzeń psychicznych opiera się obecnie na rozmowie z lekarzem – subiektywnej, zależnej od doświadczenia medyka i umiejętności opisania objawów przez pacjenta – a samo leczenie jest często metodą prób i błędów. Być może właśnie dlatego wciąż łatwiej przyznać nam się do choroby tarczycy czy żołądka niż depresji i zaburzeń lękowych diagnozowanych przez psychiatrów. Jednocześnie raport Komisji Europejskiej pokazuje, że 46% Europejczyków doświadczyło problemów psychicznych (np. depresji) w ciągu ostatnich 12 miesięcy (dane z 2023 r.). Tylko połowa z nich zgłosiła się po pomoc do specjalisty.
Testy, które bezdyskusyjnie wykazałyby zmiany biologiczne w organizmie chorego na depresję, to szansa nie tylko na lepszą diagnostykę i znacznie precyzyjniejsze dobieranie leków, ale i na społeczną zmianę w postrzeganiu chorób psychicznych.
Wspólny język badań nad chorobami psychicznymi
Naukowcy z Łukasiewicz – PORT stworzyli zestaw zunifikowanych protokołów badawczych – tzw. SOP-ów – które pozwalają modelować zaburzenia psychiczne na poziomie komórkowym i behawioralnym. Mówiąc prościej: przygotowali i przetestowali instrukcje, dzięki którym laboratoria na całym świecie mogą w ten sam sposób odtwarzać cechy chorób psychicznych w warunkach laboratoryjnych. Dlaczego to takie ważne?
Nie da się badać mózgu i przeprowadzać naukowych eksperymentów na żywym organizmie, dlatego naukowcy odtwarzają w laboratoriach środowisko mózgu – komórki, połączenia między nimi, choroby. Problem w tym, że każdy robi to inaczej, nie możemy więc z całą pewnością powiedzieć, że osiągamy te same wyniki – przyznaje dr hab. Witold Konopka, lider projektu SAME-NeuroID, w ramach którego powstały protokoły.
I choć protokoły brzmią jak forma naukowej papierologii, chodzi w nich przede wszystkim o praktykę.
Żeby dojść do fazy badań klinicznych i wprowadzenia na rynek testów diagnozujących na przykład depresję, musimy mieć pewność, że badania prowadzone są w sposób powtarzalny, porównywalny i skalowalny w różnych ośrodkach naukowych. Wtedy będziemy mogli mówić o naprawdę globalnych badaniach nad mechanizmami powstawania chorób psychicznych, biomarkerami wskazującymi rozwój takich chorób w organizmie pacjenta i w końcu skutecznymi, dostosowanymi do tej konkretnej osoby terapiami – tłumaczy dr hab. Witold Konopka.
Od komórki skóry do „mini-mózgu”
W laboratoriach Łukasiewicz – PORT naukowcy rozpoczynają pracę od przeprogramowania komórek skóry lub krwi dorosłego człowieka w komórki macierzyste (iPSC) mające zdolność dalszego przekształcenia się w dowolny typ komórki w organizmie. Takie komórki zachowują kod genetyczny pacjenta – a więc zawierają informacje o chorobach dziedzicznych, wariantach genów związanych z ryzykiem występowania zaburzeń psychicznych, indywidualnych cechach biologicznych wpływających na funkcjonowanie mózgu. Dzięki temu w późniejszych etapach badania prowadzone są w laboratorium, ale jednocześnie w środowisku, które zachowuje się do pewnego stopnia tak, jak mózg danego pacjenta.
Z komórek iPSC powstają neurony, astrocyty i organoidy mózgowe. Na sieciach neuronalnych naukowcy badają zaburzenia komunikacji między neuronami w depresji czy schizofrenii. Astrocyty, uznawane do niedawna za komórki pomocnicze dla neuronów, zyskują coraz większą sławę w neuronauce. Wrocławscy naukowcy badają m.in. gen FKBP5 kontrolujący naszą odporność stresową. Zaburzenie jego aktywności właśnie w astrocytach powoduje zaburzoną reakcje na stres – dłuższą, silniejszą i trudniejszą do opanowania, co z kolei zwiększa ryzyko depresji, PTSD, schizofrenii, chorób neurodegeneracyjnych (np. Alzheimera).
Organoidy to z kolei takie „mini-mózgi” wyhodowane na laboratoryjnych szalkach – trójwymiarowe struktury przypominające fragmenty mózgu, które dzięki obecności wielu typów komórek pozwalają na badanie rozwoju mózgu np. w autyzmie, tworzenie zaawansowanych modeli chorób i kompleksowe testowanie leków w warunkach możliwie najbardziej zbliżonych do mózgu.
W badaniach in vivo naukowcy skupili się na zbadaniu wpływu codziennego stresu społecznego (np. kontaktu z agresorem) na zmiany w mózgu, zachowaniu i aktywności zwierząt. Sztuczna inteligencja wykrywa u nich objawy depresji już po kilku dniach intensywnego stresu. Zastosowanie takiej technologii wyklucza subiektywną ocenę i pozwala znacznie szybciej rozpoznać zmianę wzorców zachowania jako objaw choroby lub dowód działania leków przeciwdepresyjnych.
Reprodukowalność wszystkich protokołów opracowanych w Łukasiewcz – PORT potwierdzono w laboratoriach partnerów projektu SAME-NeuroID: Erasmus University Medical Center w Rotterdamie, Max Planck Institute of Psychiatry w Monachium i paryskim ICM Institute for Brain and Spinal Cord.
Krok w stronę nowej diagnostyki
Opracowana w Łukasiewicz – PORT platforma badawcza to jeszcze nie testy diagnostyczne, ale pierwszy krok w ich stronę. Narzędzie pozwala zobaczyć, zrozumieć i porównać to, co do tej pory było nieuchwytne.
To również znaczący postęp technologiczny, który pozycjonuje nas w czołówce nowoczesnych badań w psychiatrii – podkreśla dr hab. Witold Konopka. – Dzięki niemu zdobyliśmy kolejne granty na kontynuację badań, w tym projekt Horyzontu Europa Teaming for Excellence wart 15 mln euro. Rozpoczęliśmy też współpracę z przemysłem, bo to rozwiązanie gotowe do wdrożenia w badaniach przedklinicznych, klinicznych i przemysłowych.
Celem naukowców nie jest zastąpienie lekarzy, ale wyposażenie psychiatrów i samych pacjentów w narzędzia wspierające diagnozowanie chorób neuropsychiatrycznych i skuteczne leczenie. W świecie, w którym organizacje zdrowotne alarmują, że zdrowie psychiczne – szczególnie dzieci – pogarsza się w zastraszającym tempie, w którym WHO klasyfikuje depresję jako największy pojedynczy czynniki przyczyniający się do niepełnosprawności na świecie, w którym depresja jest główną przyczyną samobójczej śmierci blisko 800 tys. osób rocznie – potrzeba nowych rozwiązań opartych na danych, zarówno genetycznych, komórkowych, jak i behawioralnych.
MK, źródło: Łukasiewicz – PORT