Ερευνητές από την ομάδα Bakkers στο Ινστιτούτο Hubrecht έχουν επιδιορθώσει επιτυχώς κατεστραμμένες καρδιές ποντικιών χρησιμοποιώντας μια πρωτεΐνη από ψάρι ζέβρα. Ανακάλυψαν ότι η πρωτεΐνη Hmga1 παίζει βασικό ρόλο στην αναγέννηση της καρδιάς σε ζέβρα. Σε ποντίκια, αυτή η πρωτεΐνη ήταν σε θέση να αποκαταστήσει την καρδιά ενεργοποιώντας αδρανή επισκευαστικά γονίδια χωρίς να προκαλέσει παρενέργειες, όπως μεγέθυνση της καρδιάς. Αυτή η μελέτη, που υποστηρίζεται από το Ολλανδικό Ίδρυμα Καρδιάς και το Ίδρυμα Hartekind, σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα προς τις αναγεννητικές θεραπείες για την πρόληψη της καρδιακής ανεπάρκειας. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο Nature Cardiovascular Research στις 2 Ιανουαρίου 2025.
Μετά από ένα έμφραγμα, η ανθρώπινη καρδιά χάνει εκατομμύρια μυϊκά κύτταρα που δεν μπορούν να αναπτυχθούν ξανά. Αυτό συχνά οδηγεί σε καρδιακή ανεπάρκεια, όπου η καρδιά παλεύει να αντλήσει αίμα αποτελεσματικά. Σε αντίθεση με τους ανθρώπους, τα ζέβρα αναπτύσσουν νέα κύτταρα μυός της καρδιάς: έχουν αναγεννητική ικανότητα. Όταν μια καρδιά ζέβρα έχει υποστεί βλάβη, μπορεί να αποκαταστήσει πλήρως τη λειτουργία της εντός 60 ημερών.
Δεν καταλαβαίνουμε γιατί ορισμένα είδη μπορούν να αναγεννήσουν την καρδιά τους μετά από τραυματισμό ενώ άλλα όχι. Μελετώντας τα ψάρια ζέβρα και συγκρίνοντάς τα με άλλα είδη, μπορούμε να αποκαλύψουμε τους μηχανισμούς αναγέννησης της καρδιάς. Αυτό θα μπορούσε τελικά να οδηγήσει σε θεραπείες για την πρόληψη της καρδιακής ανεπάρκειας στους ανθρώπους».
Jeroen Bakkers, επικεφαλής της μελέτης
Μια πρωτεΐνη που επιδιορθώνει τις βλάβες
Η ερευνητική ομάδα εντόπισε μια πρωτεΐνη που επιτρέπει την αποκατάσταση της καρδιάς σε ζέβρα. «Συγκρίναμε την καρδιά του ψαριού ζέβρα με την καρδιά του ποντικιού, η οποία, όπως και η ανθρώπινη καρδιά, δεν μπορεί να αναγεννηθεί», λέει ο Dennis de Bakker, ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης. Εξετάσαμε τη δραστηριότητα των γονιδίων σε κατεστραμμένα και υγιή μέρη της καρδιάς», εξηγεί. “Τα ευρήματά μας αποκάλυψαν ότι το γονίδιο για την πρωτεΐνη Hmga1 είναι ενεργό κατά την αναγέννηση της καρδιάς σε ζέβρα, αλλά όχι σε ποντίκια. Αυτό μας έδειξε ότι το Hmga1 παίζει βασικό ρόλο στην αποκατάσταση της καρδιάς.” Τυπικά, η πρωτεΐνη Hmga1 είναι σημαντική κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη όταν τα κύτταρα πρέπει να αναπτυχθούν πολύ. Ωστόσο, στα ενήλικα κύτταρα, το γονίδιο αυτής της πρωτεΐνης είναι απενεργοποιημένο.
Καθαρισμός «οδοφραγμάτων»
Οι ερευνητές ερεύνησαν πώς λειτουργεί η πρωτεΐνη Hmga1. «Ανακαλύψαμε ότι το Hmga1 αφαιρεί τα μοριακά «οδοφράγματα» στη χρωματίνη», εξηγεί η Mara Bouwman, συν- συγγραφέας. Η χρωματίνη είναι η δομή που συσκευάζει το DNA. Όταν είναι σφιχτά συσκευασμένο, τα γονίδια είναι ανενεργά. Όταν είναι πιο χαλαρή η συσκευασία του τα γονίδια μπορούν να ενεργοποιηθούν “Το Hmga1 ανοίγει τον δρόμο, ας πούμε, επιτρέποντας στα αδρανοποιημένα γονίδια να επιστρέψουν στη δουλειά”.
Από τα ψάρια στα θηλαστικά
Για να ελέγξουν εάν η πρωτεΐνη λειτουργεί παρόμοια στα θηλαστικά, οι ερευνητές την εφάρμοσαν τοπικά σε κατεστραμμένες καρδιές ποντικιών. «Τα αποτελέσματα ήταν αξιοσημείωτα: η πρωτεΐνη Hmga1 διέγειρε τα μυϊκά κύτταρα της καρδιάς να διαιρούνται και να αναπτύσσονται, βελτιώνοντας σημαντικά τη λειτουργία της καρδιάς», λέει ο Bakkers. Παραδόξως, η κυτταρική διαίρεση συνέβη μόνο στην κατεστραμμένη περιοχή – ακριβώς όπου χρειαζόταν επισκευή. “Δεν υπήρξαν ανεπιθύμητες ενέργειες, όπως υπερβολική ανάπτυξη ή μεγέθυνση της καρδιάς. Επίσης, δεν είδαμε καμία κυτταρική διαίρεση σε υγιή καρδιακό ιστό”, τονίζει ο Bouwman. «Αυτό υποδηλώνει ότι η ίδια η βλάβη στέλνει ένα σήμα για την ενεργοποίηση της διαδικασίας».
Στη συνέχεια, η ομάδα συνέκρινε τη δραστηριότητα του γονιδίου Hmga1 σε ζέβρα, ποντίκια και ανθρώπους. Στις ανθρώπινες καρδιές, όπως και στα ενήλικα ποντίκια, η πρωτεΐνη Hmga1 δεν παράγεται μετά από καρδιακή προσβολή. Ωστόσο, το γονίδιο για το Hmga1 είναι παρόν στους ανθρώπους και είναι ενεργό κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη. «Αυτό παρέχει τη βάση για γονιδιακές θεραπείες που θα μπορούσαν να ξεκλειδώσουν το αναγεννητικό δυναμικό της καρδιάς στον άνθρωπο», εξηγεί ο Bakkers.
Τι ακολουθεί;
Αυτά τα ευρήματα ανοίγουν πόρτες για ασφαλείς, στοχευμένες αναγεννητικές θεραπείες, αλλά υπάρχει ακόμα πολλή δουλειά να γίνει. «Πρέπει να τελειοποιήσουμε και να δοκιμάσουμε περαιτέρω τη θεραπεία προτού μεταφερθεί στην κλινική», λέει ο Bakkers. “Το επόμενο βήμα είναι να ελέγξουμε εάν η πρωτεΐνη λειτουργεί επίσης σε κύτταρα ανθρώπινου καρδιακού μυός σε καλλιέργεια. Συνεργαζόμαστε με το UMC Utrecht για αυτό και το 2025, το πρόγραμμα Summit (DRIVE-RM) θα αρχίσει να διερευνά περαιτέρω την αναγέννηση της καρδιάς.”
ΟΙ ΣΥΝΕΡΓΑΣΙΕΣ ΓΙΑ ΤΙΣ ΑΝΑΓΚΕΣ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ
Αυτή η έρευνα συγκέντρωσε επιστήμονες από το Ινστιτούτο Hubrecht και όχι μόνο. Διεξήχθη ως μέρος της κοινοπραξίας OUTREACH και χρηματοδοτήθηκε από το Ολλανδικό Ίδρυμα Καρδιάς και το Ίδρυμα Hartekind. Η κοινοπραξία OUTREACH είναι μια συνεργασία μεταξύ ερευνητικών ιδρυμάτων και όλων των ακαδημαϊκών νοσοκομείων που εμπλέκονται στη θεραπεία ασθενών με συγγενείς καρδιακές ανωμαλίες στην Ολλανδία. «Κανονικά, η ομάδα μας επικεντρώνεται μόνο στα ψάρια ζέβρα», λέει ο Bouwman. “Αλλά για να καταλάβουμε πώς τα ευρήματά μας θα μπορούσαν να εφαρμοστούν στα θηλαστικά, συνεργαστήκαμε με την ομάδα Van Rooij και την ομάδα Christoffels (Amsterdam UMC), ειδικούς στην έρευνα σε ποντίκια. Χάρη στο Single Cell Core στο Ινστιτούτο Hubrecht, μπορέσαμε να μελετήσουμε την καρδιά αναγέννηση σε λεπτομερές επίπεδο».
«Είμαστε πολύ τυχεροί που καταφέραμε να δημιουργήσουμε αυτές τις συνεργασίες», συνεχίζει ο Bouwman. “Μας επιτρέπει να μεταφράσουμε ανακαλύψεις από το zebrafish σε ποντίκια και, ελπίζουμε, τελικά και σε ανθρώπους. Μαθαίνουμε τόσα πολλά από το zebrafish και την αξιοσημείωτη ικανότητά του να αναγεννά την καρδιά του.”
Πηγή: news-medical.net