Mechanizmy molekularne ciliopatii

Rzęski są wyspecjalizowanymi strukturami o kształcie włosa, które występują na powierzchni większości nieproliferacyjnych komórek eukariotycznych. Rzęski ruchowe służą do przenoszenia płynów, na przykład usuwając śluz i zanieczyszczenia z komórek nabłonkowych w płucach. Z kolei rzęski nieruchome (pierwotne) pełnią funkcję anten odbierających i przekazujących sygnały — przykładem mogą być rzęski sensoryczne fotoreceptorów siatkówki.

Uczestnicy finansowanego przez UE projektu SYSCILIA (A systems biology approach to dissect cilia function and its disruption in human genetic disease) badali znaczenie białek rzęskowych dla zdrowia i choroby. W tym celu stworzono modele umożliwiające prognozowanie skutków zaburzeń białek rzęskowych.

Prace badawcze ujawniły wpływ rzęsek na różne narządy. Rzęski są niezbędne dla rozwoju nefronów w silnie zachowawczym procesie wydłużania kanalików nerkowych.

Badacze z projektu SYSCILIA odkryli również, że blokowanie jednego ze szlaków o nasilonej aktywności aktywowało inne szlaki. Zjawisko to można nieraz zaobserwować w leczeniu nowotworów i musi być ono brane pod uwagę przy projektowaniu cilioterapii.

Przy pomocy technik wyciszania i obniżania ekspresji genów odkryto wiele genów wymaganych do formowania rzęsek i ich funkcji, które następnie przeanalizowano. Zbadano mechanizmy działania genów związanych z chorobami rzęsek, w tym powiązanie białek ciliopatii z odpowiedzią na uszkodzenie DNA, remodelowaniem chromatyny i proteasomami.

Wykorzystując badania przesiewowe metodą odwrotnej genetyki całego genomu, bazującą na małych interferencyjnych RNA, odkryto wiele genów związanych z nowo odkrytymi szlakami chorób rzęsek u ludzi. Przeszukano po kątem patogeniczności allele 800 genów związanych z rzęskami.

Analiza międzygatunkowa dostarczyła wiedzy o ewolucji mechanistycznej rzęsek. Wraz z innym konsorcjum stworzono nową "Ontologię genetyczną" rzęsek zawierającą 50 nowych terminów.

W ramach projektowania leków, na komórki leczonych pacjentów działano znanymi od dawna oraz nowo odkrytymi lekami regulującymi czynności rzęsek. Jako że niektóre ciliopatie mogą być wywoływane przez mutacje nonsensowne, zespół przebadał skuteczność translacyjnych leków indukujących kontynuację transkrypcji. Stwierdzono potencjalne działanie zmodyfikowanych aminoglikozydów i PTC124 aż u 20% pacjentów z nonsensownymi mutacjami.

Wyniki badania SYSCILIA stanowią solidne podstawy do wyjaśnienia procesów biologicznych związanych z rolą rzęsek w rozwoju chorób u ludzi. Rozpowszechnienie wyników projektu podkreśla ten potencjał — opublikowano w sumie 171 artykułów od połowy 2010 roku, czyli od początku projektu.