Ratunek dla ludzi po zawale - „Nature Cardiovascular Research”
Białko popularnego wśród akwarystów i naukowców danio pręgowanego może obudzić uśpione geny pozwalające naprawić serce – informuje pismo „Nature Cardiovascular Research”.
Rybie białko to ratunek dla ludzi po zawale
.Po zawale ludzkie serce bezpowrotnie traci miliony obumarłych komórek mięśniowych. Często prowadzi to do niewydolności serca – ma ono trudności z efektywnym pompowaniem krwi. W przeciwieństwie do ludzi, niewielka rybka jaką jest danio pręgowany ma zdolność regeneracji serca: wytwarza nowe komórki mięśnia sercowego. Kiedy serce danio zostanie uszkodzone, może w pełni przywrócić swoją funkcję w ciągu 60 dni, wskazuje pismo „Nature Cardiovascular Research”.
„Nie rozumiemy, dlaczego niektóre gatunki mogą regenerować swoje serca po urazie, a inne nie — przyznał Jeroen Bakkers, kierownik badań prowadzonych w Hubrecht Institute w Utrechcie (Holandia). – Badając danio pręgowanego i porównując go z innymi gatunkami, możemy odkryć mechanizmy regeneracji serca. Może to ostatecznie doprowadzić do terapii zapobiegających niewydolności serca u ludzi”. Naukowcy z Utrechntu pomyślnie naprawili uszkodzone serca myszy, używając białka(Hmga1). Jak wcześniej wykazali, białko to odgrywa kluczową rolę w regeneracji serca u danio pręgowanego.
Także w organizmie myszy białko to było w stanie aktywować uśpione geny naprawcze bez powodowania skutków ubocznych, takich jak powiększenie serca. Zdaniem autorów badanie, wspierane przez Dutch Heart Foundation i Hartekind Foundation, stanowi ważny krok w kierunku terapii regeneracyjnych zapobiegających niewydolności serca. „Porównaliśmy serce danio pręgowanego z sercem myszy, które, podobnie jak serce człowieka, nie może się regenerować – powiedział Dennis de Bakker, pierwszy autor badania. – Przyjrzeliśmy się aktywności genów w uszkodzonych i zdrowych częściach serca. Nasze odkrycia wykazały, że gen białka Hmga1 jest aktywny podczas regeneracji serca u danio pręgowanego, ale nie u myszy. Pokazało nam to, że Hmga1 odgrywa kluczową rolę w naprawie serca”.
Regeneracyjne właściwości białka Hmaga1
.Białko Hmga1 odgrywa ważną rolę podczas rozwoju embrionalnego, gdy komórki muszą szybko rosnąć. Jednak w dorosłych komórkach gen tego białka jest wyłączony. Naukowcy zbadali, jak działa białko Hmga1. „Odkryliśmy, że Hmga1 usuwa molekularne «blokady» na chromatynie” – wyjaśniła Mara Bouwman, współautorka. Chromatyna to struktura, która upakowuje DNA. Gdy jest ściśle upakowana, geny są nieaktywne. Gdy się rozluźnia, geny mogą znów stać się aktywne. „Hmga1 toruje drogę, jakby pozwalając uśpionym genom wrócić do pracy” – dodała Bouwman.
Aby sprawdzić, czy białko działa podobnie u ssaków, naukowcy zastosowali je lokalnie do uszkodzonych serc myszy. „Wyniki były niezwykłe: białko Hmga1 stymulowało komórki mięśnia sercowego do podziału i wzrostu, znacznie poprawiając pracę serca” – wskazał Bakkers. Co zaskakujące, podział komórek nastąpił tylko w uszkodzonym obszarze — dokładnie tam, gdzie potrzebna była naprawa. „Nie było żadnych negatywnych skutków, takich jak nadmierny wzrost lub powiększone serce. Nie zaobserwowaliśmy również żadnego podziału komórek w zdrowej tkance serca – podkreśla Bouwman. – Sugeruje to, że samo uszkodzenie wysyła sygnał do aktywacji procesu”.
Zespół porównał następnie aktywność genu Hmga1 u danio pręgowanego, myszy i ludzi. W sercach ludzi, podobnie jak u dorosłych myszy, białko Hmga1 nie jest wytwarzane po zawale serca. Jednak gen Hmga1 jest obecny u ludzi i aktywny podczas rozwoju embrionalnego. „To stanowi podstawę dla terapii genowych, które mogą uwolnić potencjał regeneracyjny serca u ludzi” – wyjaśnił Bakkers.
Odkrycia te otwierają drzwi do bezpiecznych, ukierunkowanych terapii regeneracyjnych, ale wciąż jest wiele do zrobienia. Autorzy chcą udoskonalić i przetestować terapię, zanim będzie mogła trafić do kliniki. Kolejnym krokiem jest sprawdzenie, czy białko działa również na ludzkie komórki mięśnia sercowego w hodowli. W badaniu wzięli udział nie tylko naukowcy z Instytutu Hubrechta i innych. Przeprowadzono je w ramach konsorcjum OUTREACH, pozwalającego na współpracę między instytutami badawczymi i wszystkimi szpitalami akademickimi zaangażowanymi w leczenie pacjentów z wrodzonymi wadami serca w Holandii.
Nowe technologie w ochronie zdrowia
.Profesor zwyczajny w Polskiej Akademii Nauk, Michał KLEIBER, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Wykorzystywanie sztucznej inteligencji (SI). SI w ochronie zdrowia oznacza wykorzystywanie zaawansowanego oprogramowania naśladującego poznawcze zdolności człowieka do analizy danych medycznych i sugerowanie na tej podstawie diagnozy i ewentualnych działań leczniczych. Innymi słowy, SI jest zdolnością komputerowych algorytmów do formułowania przydatnych dla lekarzy opinii w złożonych problemach medycznych. Zastosowania SI różnią się istotnie od tradycyjnych metod medycyny możliwością pozyskiwania wielkiej liczby informacji, ich przetwarzania i podejmowania na tej podstawie działań. Fundamentalną cechą stosowanych algorytmów jest ich zdolność do uczenia się na drodze rozpoznawania cech charakteryzujących przetwarzane dane i tworzenia na tej podstawie opinii na temat analizowanego problemu”.
„Ważnym efektem stosowania SI w ochronie zdrowia jest możliwość dostarczania analiz opisujących relacje między diagnozą i zastosowaną terapią a najbardziej prawdopodobnym rezultatem leczenia. Dysponujemy dzisiaj terabajtami danych pochodzących z badań klinicznych, szeroko rozumianej praktyki medycznej, firm ubezpieczeniowych oraz aptek, dotyczących wszelkich dręczących ludzi dolegliwości. Naukowcy i praktykujący lekarze korzystają oczywiście od zawsze z takich informacji, ale możliwości ich pełnej analizy przez najlepiej nawet przygotowanych badaczy są ze względu na ilość danych, ich złożoność i brak wypracowanej struktury z natury rzeczy bardzo ograniczone. W sukurs przychodzi właśnie sztuczna inteligencja”.
„Metody SI weszły już do standardów badawczych w wielu różnych obszarach medycyny. Przykładami ilustrującymi aktualne osiągnięcia w tym zakresie mogą być opracowane ostatnio oprogramowanie pozwalające z dokładnością 70-80 proc. wskazać wśród osób zarażonych koronawirusem te z nich, u których rozwinie się ciężka postać COVID-19, lub system typujący z dokładnością 95 proc. osoby, które zachorują w ciągu swego życia na cukrzycę. Takie procesy, zwane analityką predykcyjną, budzą obecnie duże zainteresowanie w świecie medycyny. Możliwości SI na tym się oczywiście nie kończą i daleko wykraczają poza diagnostykę tego typu”.
.„SI zaczyna odgrywać coraz większą rolę w realizacji idei indywidualnego traktowania pacjentów, czyli w rozwoju personalizacji leczenia. Amerykańscy badacze opracowali program analizujący rozległe dane kliniczne i pozwalający szybko zaplanować u konkretnego pacjenta radioterapię nowotworu, co ma ogromne znaczenie dla skuteczności leczenia. SI wspomagać będzie z pewnością działania na rzecz szybszego wprowadzanie na rynek nowych, doskonalszych leków. Są już tego przykłady, jak zastosowanie przez amerykańskich badaczy zaawansowanych metod uczenia maszynowego do opracowania nowego antybiotyku zwalczającego bakterie. Ze względu na fakt, że wprowadzenie nowego leku na rynek kosztuje dzisiaj średnio prawie trzy mld dolarów, a 90 proc. opracowywanych propozycji przepada w różnych fazach badań klinicznych, powodując marnotrawstwo środków, potencjał SI jest bardzo duży, algorytmy uczenia maszynowego mogą bowiem przeanalizować miliony związków, zawężając opcje do konkretnego celu poszukiwań.W nieodległej przyszłości SI nie tylko stanie się ważnym elementem przemyślanego wspomagania lekarzy w ich odpowiedzialnej pracy, ale także pozwoli w pewnym przynajmniej stopniu zaradzić innej bolączce współczesnych systemów ochrony zdrowia. Według danych WHO sprzed paru lat na świecie brakowało ponad 7 mln lekarzy, a w 2035 r. deficyt ten osiągnąć może wielkość 13 mln. Prawie połowa globalnej populacji nie ma możliwości uzyskania jakiejkolwiek pomocy medycznej, a dostęp do specjalisty wymaga parotygodniowego bądź jeszcze dłuższego oczekiwania nawet w najbogatszych krajach świata. Może więc właśnie stosowanie SI przyspieszy procedury diagnostyczne i terapeutyczne, dając szansę na poprawę tej sytuacji?” – pisze prof. Michał KLEIBER w tekście „Nowe technologie w ochronie zdrowia „.
PAP/Paweł Wernicki/WszystkocoNajważniejsze/MJ
