Fibroza cistike

Proteinat e transportit të lokalizuara në membranën plazmatike, luajnë një rol kritik në përshpejtimin dhe kontrollimin e lëvizjes së molekulave dhe joneve nga jashtë- brenda qelizës dhe anasjelltas. Që të jenë të shëndetshëm, trupat tanë janë të varur në funksionimin korrekt të këtyre proteinave.

Nëse ndonjëra nga këto proteina është difektoze, lëvizja e një joni të veçantë apo e një molekulë nëpërmjet membranës qelizore, do të jetë difektoze, duke rezultuar në (shkaktuar) një sëmundje.

Një shembull që ka tërhequr vëmendjen e kërkuesve shkencorë dhe doktorëve është fibroza cistike (CF – cystic fibrosis), një sëmundje fatale e shkaktuar nga një difekt gjenetik në një proteinë transporti të membranës plazmatike. Pjesët më të prekura të trupit janë mushkëritë, pankreasi dhe gjëndrat e djersës. Komplikacionet e mushkërive janë problemet më të rënda mjekësore duke qënë se është e vështirë të trajtohen dhe kërcënojnë jetën e individit të prekur. Rrugët e frymëmarrjes së një pacienti me fibrozë cistike, zakonisht janë të bllokuara nga një mukozë jashtëzakonisht e trashë dhe janë vulnerabël ndaj infeksioneve bakterore, veçanërisht ndaj Pseudomonas aeruginosa.

Duke përdorur mjetet e biologjisë molekulare dhe qelizore, kërkuesit kanë arritur t’a kuptojnë këtë sëmundje në mënyrë të detajuar. Gjatë viteve 1980-të, qelizat nga pacientë me fibrozë cistike dolën se ishin me defekt në sekretimin e joneve klorur (Cl-). Qelizat që veshin mushkëritë e paprekura nga sëmundja, sekretojnë jone klorur si përgjigje ndaj një substance të quajtur AMPc (AMP ciklike), ndërsa qelizat e pacientëve me FC (CF) jo.

AMPc-ja, AdenozinëMonoFosfati është një formë e AMP-ës që ka evoluar në disa varietete rolesh rregullues në qeliza; struktura në figurë

Eksperimentet me inde nga pacientët e prekur nga fibroza cistike, sugjeruan se kjo mund të ndodhë falë një defekti në proteinën membranore që normalisht shërben si kanal për lëvizjen e joneve klorur nëpërmjet membranës qelizore.

Mjaft nga simptomat e fibrozës cistike mund të shpjegohen nëpërmjet mungesës së sekrecioneve te joneve Cl-. Në mushkëritë e një personi të shëndetshëm, të pa prekur nga sëmundja, jonet klorur sekretohen nga qelizat që veshin rrugët e frymëmarrjes dhe hyjnë në lumen, në hapësirën brenda rrugëve të ajrit. Lëvizja e joneve klorur jashtë qelizës dhe brenda lumenit jep forcën drejtuese për lëvizjen konkurrente të joneve natrium brenda lumenit, në menyrë që të ruhet balanca e ngarkesave elektrike. Presioni ozmotik bën që uji të ndjek jonet e natriumit dhe të klorit, duke rezultuar në një solucion kripor të holluar. Uji që lëviz për në brendësi të lumenit siguron hidratimin jetësor të mukozës që vesh rrugët e frymëmarrjes.  Në qelizat e një personi të prekur nga fibroza cistike, jonet klorur (Cl-) nuk mund të dalin drejt lumenit, pra janë të bllokuara brenda qelizave që veshin rrugët e frymëmarrjes. Kështu, as jonet e natriumit (Na+) dhe uji nuk mund të lëvizin drejt lumenit. Si pasojë, mukoza nuk është mjaftueshmërisht e hidratuar dhe bëhet shumë e trashë; një konditë që favorizon rritjen bakterore.

Fibroza cistike – defekti molekular

Ne 1989, kërkuesit në laboratorët e Universitetit Francis Collins të Miçiganit (Michigan) dhe Lap-Chee Tsui dhe John Riordan të Universitetit të Torontos, izoluan gjanin që është  difektoz tek pacientët me fibrozë cistike.

Gjeni kodon një proteinë të quajtur rregullatori i tejçimit ndërmembranor të fibrozës cistike (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator – CFTR).

Duke njohur sekuencën e bazave të azotuara të gjenit, shkencëtarët ishin (janë) të aftë të parashikojnë sekuencën e aminoacidëve dhe  strukturën e proteinës se CFTR-së.

Ilustrim i proteinës CFTR

Sikundër tregohet në figurën më lartë, proteina ka dy domine transmembranë që  e ankorojnë proteinën tek membrana plazmatike dh sigurojnë një por anion-selektiv (pra që lejon të kalojnë vetëm anionet, sikundër ato Cl-). Proteina ka gjithashtu dy domine që lidhin nukleotidet, dhe që shërbejnë si vende lidhjeje për ATP-në, e cila siguron energjinë për të drejtuar transportin e joneve klorur nëpërmjet membranës. Për më tepër, proteina ka një domin të madh citoplazmatik me funksione rregullatore, i cili ka një sërë grupesh hidroksil që mund të fosforilohen në mënyrë të kthyeshme (pra, fosforilim dhe defosforilim). Proteina CFTR funksionon si kanale për jonet klorur, dhe funksioni i kanaleve dëmtohet kur vendet (sitet) e fosforilimit tek domini rregullator ndryshojnë në saj të një mutacioni ne gjenin e CFTR-së.

Duke sekuencuar gjenet e CFTR-së nga pacientë me fibrozë cistike, kërkuesit shkencorë kanë identifikuar më shumë se 600 mutacione. Mutacionet më të zakonshme shkaktojnë delecionin (fshirjen) e një aminoacidi të vetëm në dominin e parë nukleotid-lidhës (ΔPhe-509). Pyetja se si ky mutacion shkaktonte fibrozën cistike mbeti pa përgjigje deri sa kërkuesit shkencorë ekzaminuan lokacionin (pozicionin) e preteinës CFTR në qelizat me dhe pa mutacion. CFTR-ja normale u gjend në membranën plazmatike, sikundër parashikohej. Në të kundërt, CFTR-ja mutante nuk u gjend në membranën plazmatike.

Momentalisht, shpjegimi më i mirë është se CFTR-ja sintetizohet në rrjetin endoplazmatik të ashpër, lëviz nëpërmjet kompleksit të Golxhit, dhe në fund futet në membranën plazmatike. CFTR-ja mutante, nga ana tjetër, në dukje ka ngecur në rrjetin endoplazmatik të ashpër, ndoshta ngaqë është palosur keq (palosje e vargut polipeptidik të një proteine; proteinat palosen sepse vetëm ashtu mund zotërojnë funksionet që kryejnë zakonisht në qelizë). Pastaj njihet si proteinë difektoze dhe degradohet. Si pasojë, CFTR-ja nuk është më e pranishme në membranën plazmatike tek qelizat e prekura nga fibroza cistike; në këtë mënyrë jonet klorur nuk mund të sekretohen dhe shkaktohet sëmundja.

Kërkuesit, duke patur informacion mbi gjenin dhe proteinën e asociuar me fibrozën cistike, tani po përpiqen që të zhvillojnë trajtime të reja, ndoshta edhe një kurë për sëmundjen.

Një nga përqasjet është terapia gjenike, në të cilën një kopje normale e gjenit, pra e paprekur nga mutacioni, futet në qelizat e prekura (nga sëmundja) të trupit. Kërkuesët shkencorë do të donin që t’i drejtonin kompjet normale të gjenit drejt qelizave që veshin rrugët e frymëmarrjes në pacientët e prekur nga fibroza cistike. Këto qeliza do të ishin më pas të afta që të sintetizonin një proteinë CFTR korrekte që, ndryshe nga CFTR-ja mutante, do të jetë lokalizuar në membranën plazmatike. Proteinat CFTR, atëherë, do të mund të lejonin sekretimin e duhur të joneve Cl-, duke rezultuar kështu në korrigjimin e sëmundjes.

Nëse përdoret terapia gjenike mund të lindin dy lloje problemesh: gjeni CFTR duhet të shpërndahet në mënyrë efiçiente tek indi  i prekur nga sëmundja, dhe shprehja (puna) e tij duhet të rregullohet, kontrollohet, në mënyrë që të arrihet dhe të ruhet prodhimi normal i proteinës CFTR.

Në shumicën e studimeve klinike, gjeni CFTR normal është futur në pacientët me fibrozë cistike me një nga dy mjetet: ose është inkorporuar (brendatrupëzuar) në ADN-në e një adenovirusi ose miksohet (përzihet) me pikëza lipidesh të quajtura lizpozome. Prepatati viral ose lipozomal sprucohet si një aerozol në hundën ose mushkëritë e pacientit me fibrozë cistike, i cili më pas vëzhgohet për korrektimin e transportit anormal të joneve Cl-.

Në eksperimentët e parë me minjë mutantë me fibrozë cistike, grupe të ndryshme kërkuesish shkencorë treguan se kanalet difektozë për jonet Cl- mund të ndreqeshin duke sprucuar në rrugët e ajrit lipozomet që përmbajnë gjenin human CFTR normal. E njëjta përqasje po përdoret aktualisht në provat klinike me pacientë njerëzit.

Në një studim të tillë, “sprucimi gjenik” i gjenit CFTR i miksuar me lipozomet i jepet pacientit nëpërmjet hundës. Shpërndarja e gjenit dhe shprehja e tij funksionale janë treguar në shumicën e pacientëve, por shprehja ishte jetëshkurtër dhe defekti i kanalit jonik ndreqej vetëm pjesërisht.

Së fundmi, Eric Alton dhe kolegët e tij  në Londër raportuan rreth një eksperimenti të mirë-kontrolluar, në të cilin ata administronin lipozomet me ose pa gjenin CFTR në  formën e një aerozoli në mushkëri ose në hundë. Shihej një përmirësim afat-shkurtër në transportin e joneve Cl-, kjo tek pacientët që merrnin gjenin CFTR, por jo tek pacientët që u trajtuan me placebo (vetëm me lipozome). Kërkuesit raportuan, gjithashtu, për një reduktim të aderencës bakterore ndaj qelizave epiteliale respiratore tek paceintët e trajtuar me CFTR, një vëzhgim ky që mund të ketë një domethënie klinike të rëndësishme.

Gjithsesi, edhe pse progresi ndaj sëmundjes ka ardhur ngadalë, kërkuesit dhe mjekët klinikë kanë shpresa se terapia gjenike do të shndërrohet në një opsion terapeutik të rëndësishëm në trajtimin e fibrozës cistike.

© mbi tekstin, Rinstinkt 

————————————————