Nr projektu: 2024/52/L/NZ3/00142
Kwota dofinansowania: 1 000 000,00 PLN
Jednostka finansująca: Narodowe Centrum Nauki
Okres realizacji: 2025-2028

Zespół

Kierownik projektu
Prof. dr hab. Józef Dulak

Wykonawcy

Doktoranci

Byli wykonawcy

Studenci

Streszczenie projektu

Dystrofia mięśniowa Duchenne’a (DMD) to nieuleczalna choroba rozwijająca się u około 1 na 5000 chłopców, której pierwsze symptomy pojawiają się w wieku około 2-5 lat, powodująca utratę zdolności poruszania się we wczesnym wieku nastoletnim i nieuchronnie prowadząca do śmierci, obecnie najczęściej w trzeciej dekadzie życia. DMD spowodowana jest mutacjami w genie dystrofiny (DMD), znajdującym się w chromosomie X. Jest to największy z genów człowieka, a liczba znanych mutacji prowadzących najczęściej do całkowitego braku tego białka wynosi obecnie ponad 7000.

Brak dystrofiny, niezbędnej dla prawidłowego funkcjonowania mięśni szkieletowych, oddechowych (przepony) oraz serca, a także układu nerwowego prowadzi w pierwszej kolejności do uszkodzenia mięśni kończyn. Główną przyczyną przedwczesnej śmierci chorych na DMD jest jednak rozwijająca się niewydolność mięśnia sercowego, spowodowana uszkodzeniem funkcji komórek serca – kardiomiocytów – prowadząca do rozwoju kardiomiopatii.

Dotychczas brak skutecznej terapii DMD. W początkowym okresie postęp choroby może być powstrzymany przez zastosowanie kortykosterydów. Ostatnio zostały także warunkowo zarejestrowane terapie genetyczne, przywracające ekspresję skróconej formy dystrofiny, jednak ich skuteczność jak dotychczas nie została udowodniona. Terapie przywracające ekspresję dystrofiny oprócz wielu problemów technicznych obarczone są dodatkowymi, istotnymi problemami. Terapie oparte na oligonukleotydach antysensowych, przywracających produkcję białka, mogą być stosowane tylko u pacjentów z określonym rodzajem mutacji. Ponadto istnieje także ryzyko pojawienia się reakcji odpornościowej na dystrofinę. Dlatego też jednym z rozważanych sposobów terapii DMD jest przywracanie ekspresji utrofiny, odpowiednika dystrofiny obecnego w mięśniach i kardiomiocytach tylko w okresie płodowym. Dotychczas testowane sposoby, w tym farmakologiczne, okazywały się jednak mało skuteczne.

W zgłaszanym projekcie zespół polski z Zakładu Biotechnologii Medycznej Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz litewski z European Molecular Biology Laboratory (EMBL) z Uniwersytetu Wileńskiego proponują zastosowanie nowatorskiej strategii przywracania ekspresji utrofiny poprzez wykorzystanie mechanizmu edycji genów, znanego jako CRISPR/Cas. Zaproponowane podejście ma charakter kompleksowy i wykorzystuje wcześniejsze doświadczenia obu zespołów. Dzięki zastosowaniu unikatowych, miniaturowych postaci białek typu Cas, odkrytych ostatnio przez zespół litewski, możliwe będzie ich efektywne wprowadzenie do komórek serca za pomocą skutecznych wektorów AAV, konstruowanych przez zespół polski. W ramach badań oba zespoły przetestują kilka sposobów zwiększania ekspresji utrofiny w ludzkich kardiomiocytach otrzymanych dzięki różnicowaniu, uzyskanych przez zespół polski, indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych pacjentów z DMD. Oryginalnym rozwiązaniem będzie testowanie skuteczności opracowanych narzędzi w układach trójwymiarowych, zbudowanych z kardiomiocytów, komórek śródbłonka i fibroblastów, czyli głównych typów komórek występujących w sercu.

Realizacja projektu ma na celu znalezienie najbardziej optymalnej strategii indukcji ekspresji utrofiny. Zaproponowane rozwiązania zmierzają do edycji różnych obszarów genu kodującego ekspresję utrofiny, a poprzez równoczesne zastosowanie kilku podejść znalezienie najbardziej skutecznej metody, której efektem powinna być poprawa funkcji kurczliwych kardiomiocytów oraz innych właściwości tych komórek. Realizacja projektu w zaproponowanym kształcie jest możliwa dzięki połączeniu unikatowych umiejętności i doświadczenia obu zespołów, stwarzając szansę na uzyskanie najbardziej optymalnych wyników.