Czy odkryjemy nowe magiczne pociski?

W żargonie klinicystów „magiczny pocisk” jest to cząsteczka (zazwyczaj podawana w formie leku) blokująca działanie czynników chorobotwórczych, bez wpływu na cokolwiek innego w organizmie. Jeden z rodzajów magicznego pocisku przyjmuje postać leku skonstruowanego w ten sposób, aby blokować działanie określonych białek. Białka pełnią funkcję enzymów, umożliwiając zachodzenie reakcji chemicznych w komórkach. To było dotychczas pole największych wysiłków w poszukiwaniu magicznych pocisków.

Ostatnio jednak zaczęto inaczej podchodzić do tych poszukiwań. Zamiast próbować blokować działanie białka, gdy już zostało wytworzone, niektórzy badacze zastanawiają się, czy można zablokować po prostu proces jego wytwarzania. To podejście nie jest jeszcze rozpowszechnione tak, jak inne poszukiwania magicznego pocisku, lecz pewna liczba leków działających na tych zasadach jest już na etapie prób klinicznych. Ponieważ techniki takie oparte są na szczegółowym poznaniu systemu genetycznego człowieka, czasami nazywane są „medycyną genetyczną” (nie mylić z terapią genową, działającą w zupełnie inny sposób).

Aby zrozumieć, jak działają owe magiczne pociski, należy dowiedzieć się trochę o maszynerii komórkowej. Instrukcje budowy białek zawarte są w odcinkach DNA zwanych genami. W ludzkim DNA mieści się około 80 000 genów i każdy z nich koduje pojedyncze białko. Informacja zapisana w genie ulega transkrypcji (przepisaniu) na krótsze cząsteczki zwane RNA, przy czym RNA tak się ma do genu, jak fotografia do swego negatywu. Cząsteczki RNA mają postać długich łańcuchów z informacją niesioną w formie sekwencji mniejszych cząsteczek, zwanych zasadami. Występują w nich cztery różne zasady, oznaczone zwykle A, U, G i C, od pierwszych liter nazw chemicznych (adenina, uracyl, guanina i cytozyna). Tak więc informacja w RNA może brzmieć AAUGGCU… W ciele komórki całe zastępy cząsteczek zajmują się odczytywaniem tej wiadomości i używaniem jej do skonstruowania białka.

Jedną z metod blokowania wytwarzania białka jest zaatakowanie posłańca RNA, który przenosi informację od DNA do aparatu wytwarzającego białka. Technika ta, zwana „odczulaniem”, działa następująco. Naukowcy tworzą cząsteczkę będącą niewielką częścią „fotografii”, której negatywem jest RNA. Gdy takie cząsteczki wprowadzone zostaną do komórki, wiążą się z odpowiednimi częściami RNA. To sprawia, że RNA jest już niemożliwy do odczytania dla aparatu komórkowego, tak więc komórka nie otrzyma nigdy wiadomości, że miało być wytworzone białko.

Jedna z ważniejszych prób klinicznych techniki odczulania dotyczy RNA kodującego białko niezbędne do reprodukcji ludzkiego wirusa brodawczaka (wirusa odpowiedzialnego za powstawanie zmian brodawkowatych na narządach płciowych). Bez tego białka wirus nie może się reprodukować, a więc nie może rozprzestrzeniać się w organizmie. Jeśli testy kliniczne zakończą się sukcesem, lek ten będzie prawdopodobnie pierwszym z nowych magicznych pocisków, jakie wejdą na rynek. Przeprowadza się już również testy leków do zwalczania AIDS oraz pewnej postaci białaczki.

Inne podejście do medycyny genetycznej, nie tak zaawansowane jak odczulanie, dotyczy pierwszego etapu w procesie wytwarzania białka – kopiowania informacji z DNA do RNA. W odróżnieniu od terapii odczuleniowej, blokującej działanie RNA, gdy już powstało, techniki te powodują blokowanie wytwarzania samego RNA.

Odcinek DNA, który nazywamy genem, ma w rzeczywistości kilka części. Jedna z nich zawiera kod do budowy białka, lecz przed nią znajduje się sekwencja włączająca proces transkrypcji – rodzaj przełącznika albo regulatora. Gdy pewne szczególne białko dopasuje się do tego obszaru, komórka rozpoczyna kopiowanie informacji do RNA.

Sekwencje kodujące dążą do otaczania się białkami chroniącymi je przed innymi cząsteczkami znajdującymi się w komórce. Obszary regulacyjne nie są jednakże chronione w ten sposób. Pomysł polega więc na tym, by wytworzyć cząsteczkę, która zwiąże się z obszarem sterującym określonego genu, zapobiegając przyłączaniu się specjalnego białka rozpoczynającego proces transkrypcji. Dokonuje się tego przez wytworzenie cząsteczki, która będzie owijała się wokół podwójnej helisy DNA i blokowała w ten sposób dostęp białkom, zazwyczaj nie mogącym się tam wpasować. W istocie nawija się wówczas wokół DNA trzecia nitka, stąd technika ta nazywana jest często strategią „tripleksową”. W probówce najprawdopodobniej działa ona przeciwko niektórym genom wywołującym nowotwory. Czy mogą zostać wytworzone cząsteczki tripleksu w formie zdolnej przedostać się przez błonę komórkową, potrafiącej przetrwać we wrogim środowisku komórki (zawierającym wiele mechanizmów niszczących kawałki obcego materiału) i przytwierdzającej się do DNA w jądrze komórkowym, to się jeszcze okaże.

Niezależnie od tego, czy próby te zakończą się powodzeniem, czy nie, poszukiwanie rozwiązań typu odczulania czy tripleksu stanowią wspaniałe przykłady, jak zrozumienie funkcjonowania aparatu genetycznego komórki pozwala nam zwalczać choroby.