O krok blíže k léčbě neurodegenerativních onemocnění?

V poslední době se však oči vědecké i laické veřejnosti upínají směrem k aplikaci kmenových buněk, a to nejen v případě neurodegenerativních onemocnění. V případě mozkomíšního poškození nebo Alzheimerovy choroby jsou některé části mozku nefunkční kvůli odumírání buněk v zasažených oblastech. Vnesení nervových kmenových buněk do místa poškození, které by byly schopné zde přežívat, množit se, diferencovat do neuronů, oligodendrocytů či astrocytů a nahradit tak odumřelé buňky, by znamenalo převrat v léčbě těchto onemocnění.

A - lidské nediferencované embryonální kmenové buňky
B - diferencované nervové buňky
Zdroj snímku: Russo E (2005) PLoS Biol 3(7): e234. Creative Commons Attribution License

Pomineme-li úskalí spojená s přípravou a následným vnášením kmenových buněk do místa poškození, aplikace nervových kmenových buněk čelí dvěma základním problémům – jak zajistit, aby se kmenové buňky nezačaly nekontrolovatelně dělit a nevytvořily nádor, a zároveň je donutit diferencovat, alespoň preferenčně, do požadovaného buněčného typu, obvykle neuronů. Oba problémy je možné obejít vnášením (téměř) diferencovaných buněk. Nezbytností však zůstává ověření buněčného typu a stupně diferenciace vnášených buněk.

Vědecký tým složený z odborníků z České republiky a USA, včetně Ivony Valekové a Martiny Žižkové z Katedry buněčné biologie, analyzoval povrchové proteiny s N-glykosylací a změny jejich zastoupení v průběhu neurální diferenciace z lidských nervových progenitorových buněk do neuronů v in vitro podmínkách. Glykosylace, tedy modifikace aminokyselin navázáním cukrů, jsou klíčové pro vytvoření správné struktury povrchového proteinu, zvyšují jeho odolnost vůči degradaci a také hrají významnou roli v mezibuněčné signalizaci. Díky podrobné chemické charakterizaci je N-glykosylace vhodnější ke studiu povrchových proteinů než jiné typy glykosylací.

S využitím metod hmotnostní spektrometrie a průtokové cytometrie zaznamenali statisticky významné změny v četnosti u 187 povrchových proteinů u diferencovaných neuronů ve srovnání s nervovými progenitorovými buňkami. Zjistili, že v průběhu neurální diferenciace dochází mimo jiné k významnému poklesu hladiny proteinu ICAM1 a naopak k nárůstu hladiny proteinů Astrotactin1, EPHB1 a TEFF2. Protein ICAM1 je produkován v dělících se buňkách a jeho úbytek v průběhu diferenciace tedy odpovídá očekávání. Proteiny Astrotactin1, EPHB1 a TEFF2 hrají roli při migraci neuronů a tvorbě synapsí, EPHB1 a TEFF2 jsou však rovněž spojovány s rozvojem Alzheimerovy choroby.

Co pro nás tedy tyto výsledky znamenají? Všechny tyto proteiny se zdají být slibnými markery pro sledování diferenciace nervových kmenových buněk do neuronů, což by mělo usnadnit ověřování stupně diferenciace buněk před transplantací při léčbě.

Tyleckova, J., Valekova, I., Zizkova, M., Rakocyova, M., Marsala, S., Marsala, M., Gadher, S.J., and Kovarova, H. (2016). Surface N-glycoproteome patterns reveal key proteins of neuronal differentiation. Journal of Proteomics 132, 13-20.

Jakub Červenka