Vědci z BIOCEV ukázali, jak správný vývoj bílých krvinek v brzlíku brání autoimunitním projevům
Tiskové zprávy — 28.06.2019

Vědci z BIOCEV ukázali, jak správný vývoj bílých krvinek v brzlíku brání autoimunitním projevům

Vědci Tomáš Zikmund a Tomáš Stopka (oba 1. LF UK - BIOCEV) ukázali, že úspěšný vývoj bílých krvinek v brzlíku zabraňuje vzniku autoimunitních onemocnění. Výzkum na transgenních myších odhalil, že vyzrávání imunitního systému je přímo závislé na tom, jakým způsobem je genetický kód jaderné DNA ‚skladován‘, což u experimentálních zvířat s narušením této funkce vede až k závažnému imunodeficitu včetně těžkého zánětu střeva tzv. kolitidy. Výsledky této práce byly publikovány 8. května 2019 v časopise The Journal of Immunology.

Imunitní systém je klíčovou součástí organismu, rozeznává, co je tělu vlastní či cizorodé a pomocí specializovaných buněk chrání tělo před patogenními mikroorganismy. Pokud není imunitní systém schopen organizmus bránit, mluvíme o imunodeficitu (stavu vyšší náchylnosti k infekcím). V opačné situaci je imunitní systém přecitlivělý a reaguje i na vlastní tkáně, pak hovoříme o autoimunitě (sebepoškození organismu vlastním imunitním systémem), tedy autoimunitní nemoci. Mezi autoimunitní nemoci patří i zánět střeva, kolitida, která v České republice postihuje zhruba 45 pacientů na 100.000 obyvatel. Příčina tohoto onemocnění je neznámá ale existuje několik hypotéz; jedna z nich též předpokládá nesprávné funkce imunitních buněk vznikající v brzlíku, tzv. T lymfocytů.

 

Většina funkcí imunitních buněk je kódována v genetickém sledu bází molekuly DNA. „Aby se molekula DNA, která v každé buňce u člověka v souhrnu měří až 2 metry, mohla do buněčného jádra vejít, musí být ‚namotána‘ na specifické proteiny umožňující její zhuštění. Můžeme si to představit i jako namotání vlákna na špulku, takže řada informací je zcela skryta. Toto zhuštění ovšem vede k obtížím ve čtení genetické informace, v důsledku čehož se musely v minulosti u primitivních organizmů vyvinout enzymy umožňující čtyřpísmenný kód DNA účinně odhalovat čtecím molekulárním strojům v buněčném jádře. Mezi tyto stroje též řadíme tzv. remodelační enzymy jakými je i námi studovaná bílkovina Smarca5,“ dodává Tomáš Stopka. „Pokud bychom cíleně nestudovali, jak je genetický kód v lymfoidních buňkách čten, nikdy bychom nezpozorovali, že se u myši s narušeným vyzráváním lymfocytů může vyvinout zánět střeva (kolitida). Jedná se o potvrzení našich původních představ, že za celou řadou relativně komplexních nemocí stojí výběr informace, které buňka pročítá,“ říká první autor prestižní publikace Tomáš Zikmund.

Unikátní a zcela zásadní vlastností imunitního systému je jeho schopnost naučit se rozpoznávat molekuly pocházející z cizorodých a vlastních tkání. Tato schopnost je založena na produkci rozličných lymfocytů (bílých krvinek), z nichž každý rozpozná jen určitou z nich. Zdravý imunitní systém je schopen vlastní tkáně tolerovat, zatímco pokud lymfocyt rozezná cizorodou strukturu, která nepatří k organismu, dochází k aktivaci zánětlivé reakce, produkci protilátek a likvidaci této struktury i jejího zdroje, např. mikroorganismu z těla. Na úplném počátku vývoje lymfocytů stojí, stejně jako u ostatních krevních elementů, krevní kmenová buňka. Laboratoř prof. Stopky se dlouhodobě zabývá studiem krvetvorby – a to jak normálního vývoje krevních elementů, tak i nádorových onemocnění, která jsou způsobeny nevratnými změnami ve velmi časném vývoji nezralých buněk krvetvorby.

Díky sofistikovaným metodám analýzy genetického kódu DNA, můžeme dnes studovat do nebývalého detailu i jeho sebejemnější změny. Tomáš Stopka říká: „Genetický kód je tak komplexní, že prostě nelze neustále v každé buňce číst jeho celý obsah, a musí proto existovat systém, který upřednostňuje informace pro každou buňku a tkáň. V živém organismu to je podobné a skrze některé bílkoviny, které v naší laboratoři studujeme, lze do čtení zapojit opravdu jen to důležité, zatímco valná většina genetického kódu se nepročítá. Proto například v imunitních buňkách jsou čteny jen ty části genomu, který s imunitou nějak souvisí. Prostorová orientace genomu nám umožňuje, aby takové informace nemusely být kódovaný za sebou, ale mohou se nacházet i na odlišných chromozómech.“

prof. Tomáš Stopka

Laboratoř hematologa prof. Tomáše Stopky vytváří unikátní myší modely, které nesou rozličné mutace schopné přeprogramovat genovou expresi normálních buněk a pochopit, jakým způsobem vznikají nádorová onemocnění krvetvorby nebo poruchy jejího vývoje. Tyto unikátní myší modely umožňují sledovat zásadní změny krvetvorby už od nástupu choroby po její terminální stádium. Zároveň umožňují testovat různé kombinace léčebných postupů, které celý proces vzniku nemoci mohou zpomalit.

Více informací o publikaci: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/31068388

Centrum BIOCEV je společným projektem dvou fakult Univerzity Karlovy (1. LF a PřF) a šesti ústavů Akademie věd ČR. V současné době působí v biotechnologickém a biomedicínském centru ve Vestci přes 450 vědeckých a technických pracovníků. Téměř třetina z nich pochází ze zahraničí. Jejich společným cílem je detailní poznání organismů na molekulární úrovni, které bude inspirací pro aplikovaný výzkum a vývoj nových léčebných postupů.

Jedna z 53 laboratoří sídlících v centru BIOCEV s označením StopkaLab prof. Tomáše Stopky sdružuje experty rozličných specializací: biology, matematiky, biochemiky a lékaře. Soustředí se na základní výzkum v oblasti hematologických malignit se zaměřením na genetiku a epigenetiku. Výše popsaný úspěch vědeckého projektu pracovníků BIOCEV a 1. IK VFN byl umožněn díky grantovým agenturám (GAČR a AZV) a Karlově Univerzitě v rámci projektu UNCE.

České centrum pro fenogenomiku (CCP) je jednou z šesti výzkumných infrastruktur BIOCEV a zároveň největší institucí tohoto druhu ve střední Evropě. Součástí CCP je také transgenní laboratoř produkující specializované, geneticky upravované myší modely, jež slouží jako nástroje pro výzkum funkce genů pro českou i mezinárodní vědeckou komunitu. Spolu se zahraničními kolegy se doc. Radislav Sedláček, vedoucí CCP, a jeho tým podílejí na mezinárodním programu Encyklopedie funkcí savčích genů, zaměřeném na primární popis funkcí všech genů během následujících deseti let. Výsledky jejich bádání mohou pozitivně ovlivnit léčbu závažných onemocnění.

O 1. lékařské fakultě Univerzity Karlovy

1. lékařská fakulta Univerzity Karlovy je největší z českých lékařských fakult – navštěvuje ji přes 4500 studentů. Základními studijními programy jsou všeobecné a zubní lékařství, kromě nich nabízí fakulta studium dalších zdravotnických oborů, specializační a celoživotní vzdělávání a řadu doktorských programů. Každoročně absolvuje 1. LF UK více než 300 nových lékařů.

Fakulta je zároveň nejproduktivnější institucí v biomedicínském a klinickém výzkumu. Vědecká práce, pregraduální a postgraduální výuka se koná na 75 teoretických ústavech a klinických pracovištích společných se Všeobecnou fakultní nemocnicí, Fakultní nemocnicí v Motole, Ústřední vojenskou nemocnicí, Thomayerovou nemocnicí, Nemocnicí Na Bulovce i v dalších mezioborových centrech.

1. LF UK se rovněž podílí na projektu BIOCEV – evropském vědeckém centru excelence v oborech biotechnologie a biomedicíny – a projektu Kampus Albertov, zaměřeném na rozvoj excelentních vědeckých a výukových aktivit Univerzity Karlovy v oblasti přírodních a lékařských věd.

Aktuality — Další články