Praca naukowa jest dla wytrwałych, twierdzi badacz mózgu

Rutkowska z Centrum Chorób Mózgu oraz Katedry Anatomii i Neurobiologii Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego otrzymała staż podoktorski w konkursie L’Oréal-UNESCO Dla Kobiet i Nauki w roku 2023 oraz stypendium dla Wybitnych Młodych Naukowców przyznane przez Fundację im. Ministerstwo . Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Zajmuje się badaniem mechanizmów uszkodzeń osłonek mielinowych w mózgu oraz poszukiwaniem sposobów zapobiegania i odbudowy uszkodzeń mielin, szczególnie w kontekście stwardnienia rozsianego.

Mielina jako izolacja przewodu elektrycznego

„Osłona mielinowa pełni funkcję podobną do izolacji przewodów elektrycznych. Jeśli drut jest izolowany, ładunki elektryczne nie mogą z niego uciekać. Zgodnie z tą samą zasadą w mózgu impulsy elektryczne pomiędzy neuronami (których aksony są otoczone osłonką mielinową) są przekazywane szybko i sprawnie. Kiedy ta otoczka zbudowana z lipidów i białek ulegnie zniszczeniu, to tak, jakbyśmy mieli drut ze zniszczoną izolacją. Nie tylko przekazywanie impulsów elektrycznych jest znacznie wolniejsze, ale także aksony ulegają degeneracji, a jeśli osłonka nie zostanie odbudowana, neurony obumrą” – mówi dr Rutkowska.

Osłonka mielinowa ulega uszkodzeniu w przebiegu przewlekłych autoimmunologicznych chorób demielinizacyjnych, w tym stwardnienia rozsianego, chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona, a także w wyniku nagłych zdarzeń, takich jak udar mózgu czy infekcja wirusowa. Utrata osłonki mielinowej powoduje szereg objawów neurologicznych: problemy z równowagą, zaburzenia funkcji poznawczych i upośledzenie funkcji mięśni.

„Przyczyny demielinizacji są różne w przypadku różnych chorób. W stwardnieniu rozsianym komórki naszego układu odpornościowego atakują białka mieliny, ponieważ rozpoznają je jako najeźdźców. To cała kaskada zdarzeń, która prowadzi do śmierci oligodendrocytów, czyli komórek centralnego układu nerwowego budujących osłonkę mielinową – mówi Rutkowska.

Dodaje, że w przypadku choroby Alzheimera czy Parkinsona wiedza badaczy na temat tego, co dzieje się z osłonkami mielinowymi, jest znacznie mniejsza niż w przypadku stwardnienia rozsianego. Nadal nie jest jasne, co jest pierwsze: czy dysfunkcja oligodendrocytów (tworzących osłonki) wpływa na rozwój tych chorób, czy też ich przebieg powoduje dysfunkcję tych komórek.

Skomplikowane ścieżki rekonstrukcji mieliny

Poszukując terapii stymulujących odbudowę osłonek mielinowych, dr Rutkowska bada funkcje szeregu receptorów (białek lub cząsteczek na powierzchni lub w komórce, które odgrywają kluczową rolę w komunikacji wewnątrz lub pomiędzy komórkami), które mogą być istotne w proces rekonstrukcji mieliny.

Chociaż znane i stosowane są terapie modulujące przebieg stwardnienia rozsianego, śmierć komórek nadal występuje. U niektórych pacjentów mielina odbudowuje się sprawnie, u innych nie następuje to. Co więcej, nigdy nie będzie taki sam, jak pierwotnie opracowany. A gdy ktoś doświadczy wielokrotnych nawrotów choroby, z czasem mielina całkowicie przestanie się regenerować.

„W badaniach laboratoryjnych możemy np. usunąć chemicznie mielinę i sprawdzić, czy poprzez różne cząsteczki aktywujące dany receptor powraca ona szybciej i skuteczniej, czy też odwrotnie – zostaje zahamowana. Korzystając z naszych modeli laboratoryjnych testujemy metody, które pozwalają nam regulować ten proces.

„Jeśli chodzi o nowy, potencjalny cel terapeutyczny, np. receptor, badania rozpoczynamy od najprostszych modeli, czyli dostępnych na rynku linii komórkowych. Następnie przenosimy się do komórek pierwotnych, które wyizolowaliśmy z tkanki myszy i testujemy na nich cząsteczki, aby poznać procesy zachodzące po aktywacji konkretnego receptora cząsteczką, która go aktywuje (zwaną agonistą). Aktywujemy lub blokujemy konkretny receptor i sprawdzamy, jak wpływa on na funkcjonowanie komórki. W przypadku oligodendrocytów interesuje nas proces remielinizacji (przebudowy osłonki mielinowej), czy możemy przyspieszyć, czy też zahamować różnicowanie oligodendrocytów. W tego typu badaniach istnieje wiele ścieżek badawczych, tzw. celów terapeutycznych” – mówi Rutkowska.

Dr Rutkowska wiąże obecnie duże nadzieje z receptorem EBI2, którym zajmuje się od czasu napisania pracy doktorskiej. W przypadku tego receptora prowadzone są już zaawansowane badania na tkankach zwierzęcych i ludzkich pobranych od osób chorych na stwardnienie rozsiane. Receptor EBI2 występuje głównie na komórkach układu odpornościowego, takich jak limfocyty B i T, i reguluje odpowiedź układu odpornościowego.

„Początkowo moje badania skupiały się na badaniu funkcji immunologicznych tego receptora w komórkach glejowych centralnego układu nerwowego. Odkryliśmy, że mielinizacja była opóźniona u myszy genetycznie zmodyfikowanych tak, aby brakowało im EBI2. Sugerowało to, że EBI2 może mieć znaczenie w biologii oligodendrocytów i strukturze osłonki mielinowej” – kontynuuje Rutkowska.

Wyniki pracy doktorskiej dr Rutkowskiej i kolejnych badań dotyczących funkcji receptora EBI2 w oligodendrocytach i mielinizacji opublikowano w: Journal of Neuroinflammation, European Journal of NeurosciencesTo jest International Journal of Molecular Sciences.

„Teraz testujemy cząsteczkę, która aktywuje receptor EBI2, aby przyspieszyć proces rekonstrukcji mieliny po usunięciu mieliny u myszy. Problem polega na tym, że w swojej naturalnej postaci miał bardzo krótki okres półtrwania, wynoszący zaledwie pół godziny. Oznacza to, że pół godziny po podaniu w organizmie pozostaje tylko połowa podanej ilości, a reszta została wydalona. Testowanie nie miałoby sensu, ale dzięki współpracy z chemikami z Politechniki Gdańskiej udało nam się wydłużyć ten czas do 12 godzin” – mówi badacz.

Jeśli badania przedkliniczne zakończą się sukcesem, naukowcy planują przystąpić do badań klinicznych.

«Niestety, proces ten jest nie tylko długotrwały, ale wymaga także znacznych środków finansowych. Ponadto wierzymy w realistyczne podejście. Większość substancji, które docierają do etapu badań klinicznych, nie kończy się sukcesem pomimo obiecujących wyników przedklinicznych. Przyczyn tych niepowodzeń można doszukiwać się po obu stronach – zarówno w przedklinicznych badaniach na zwierzętach, jak i badaniach klinicznych. Dlatego badania translacyjne uważane są za szczególnie wymagające” – mówi Rutkowska.

Naukowcu, przygotuj się na ścieżkę pełną niepowodzeń

Dodaje, że w przypadku tego typu badań należy mieć świadomość, że 70-80 proc. pracy kończy się niepowodzeniem. Kiedy ktoś na konferencji naukowej prezentuje inspirujące wyniki badań, często nie zdajemy sobie sprawy, że te 50 minut prezentacji poprzedziło 20 lat pracy.

Motywuje mnie to, że czasami coś się udaje. Radość z tego jest ogromna i niesamowicie motywująca. Są więc sukcesy, ale trzeba wiedzieć, że po drodze będą dziesiątki porażek. Eksperymenty czasami po prostu nie działają. Warto więc też pamiętać, że nawet jeśli coś ci się nie uda, to i tak przyczynisz się do rozwoju wiedzy, bo ktoś inny nie będzie już musiał podążać tą drogą – przyznaje badacz.

Dr Rutkowska jest laureatką licznych stypendiów, wyróżnień i nagród za swoją pracę naukową. Opublikowała kilkanaście oryginalnych artykułów naukowych w wiodących czasopismach międzynarodowych, a liczba cytowań jej artykułów przekracza 300.

PAP – Nauka w Polsce, Ewelina Krajczyńska-Wujec

ekr/ agt/ kap/

tr. RL