Decyzja o udzieleniu patentu na wykorzystanie genisteiny w leczeniu choroby Alzheimera

Urząd Patentowy RP wydał decyzję o przyznaniu badaczom z Wydziału Biologii Uniwersytetu Gdańskiego patentu na wynalazek pt. „Genisteina do zastosowania do leczenia choroby Alzheimera”. Naukowcy z UG w swoich badaniach wykazali, że genisteina, czyli flawonoid występujący m.in. w soi, ma ogromny potencjał w leczeniu choroby Alzheimera.

Patent jest rezultatem pracy naukowców z Wydziału Biologii Uniwersytetu Gdańskiego. Twórcami wynalazku są pracownicy Katedry Biologii Molekularnej, prof. dr hab. Grzegorz Węgrzyn, dr Karolina Pierzynowska, dr Lidia Gaffke oraz dr Magdalena Podlacha oraz pracownicy Katedry Fizjologii Zwierząt i Człowieka, dr Dorota Myślińska oraz dr Irena Majkutewicz.

O badaniach opowiada dr Karolina Pierzynowska:

Skąd zainteresowania chorobami neurodegeneracyjnymi? Proszę opowiedzieć o ich genezie, o tym, co się z nimi wiąże, jakim obciążeniem są dla chorego. Zajmuje się Pani głównie dwiema takimi chorobami (proszę poprawiać, jeśli źle doczytałam) m.in. Alzheimera i Huntingtona? Bo w przypadku obu genisteina wydaje się być powodzeniem w leczeniu choroby?

Nie potrafię odpowiedzieć na pytanie kiedy rozpoczęło się moje zainteresowanie biologią medyczną. Ono chyba było ze mną od zawsze. W momencie rozpoczęcia studiów biologicznych ani razu nie zawahałam się co do wyboru tej specjalizacji tak więc fakt, że będę badała choroby człowieka był dla mnie oczywisty. Z powodu wyboru Katedry Biologii Molekularnej jako katedry dyplomowania podejrzewałam, że będą to choroby genetyczne gdyż w katedrze tej od lat prowadzone były badania nad takimi chorobami. Moje zainteresowanie neurofizjologią nabyte jeszcze w trakcie II roku studiów podczas ćwiczeń z fizjologii człowieka było jednak na tyle silne, że zdołałam połączyć biologię molekularną, genetykę i neurofizjologię dodając do moich badań kolejne choroby, których patogenezy należy dopatrywać się poza genami.

Co do chorób, którymi się zajmuje czyli chorób neurodegeneracyjnych, stanowią one poważne wyzwanie medyczne naszych czasów. A to dlatego, że neurony czyli komórki nerwowe posiadają bardzo słabe właściwości regeneracyjne. Prosto mówiąc, raz zepsute, prawie nie ulegają samo-naprawie tak jak w przypadku komórek skóry czy np. wątroby. Okazuje się, że uszkodzenie (oraz śmierć) komórek nerwowych może wynikać z akumulacji patologicznych białek w tych komórkach. Takie białka, które pojawiają się w wyniku mutacji genetycznej lub z nie do końca znanych nam powodów uszkadzające prawidłowe funkcje tych komórek stanowią przyczynę aż 70% chorób neurodegeneracyjnych czyli chorób spowodowanych właśnie śmiercią neuronów.

Teoretycznie stosunkowo prostym rozwiązaniem wydawałoby się usunięcie takich białek z neuronów co poprawiłoby funkcjonowanie neuronów. Podejście to okazało się jednak bardzo trudne w praktyce gdyż substancja, która by do tego doprowadzała musi charakteryzować się 3 właściwościami. Po pierwsze musiała by stymulować procesy usuwania patogennych białek z neuronów, po drugie musiałaby być bezpieczna dla pacjenta, a po trzecie musiałaby przekraczać barierę otaczającą nasz mózg. Znalezienie cząsteczki posiadającej wszystkie 3 cechy udało się w naszym zespole w Katedrze Biologii Molekularnej UG. Cząsteczką taką okazała się być genisteina, będąca izoflawonem, znajdującym się w szczególnie dużych ilościach w soi i innych roślinach szczątkowych. Co najważniejsze, genisteina aktywuje procesy, które mogą usuwać patogenne białka nie-selektywnie czyli nie zależnie od ich rodzaju, nie usuwając tych białek, które funkcjonują prawidłowo.

Naszą hipotezę postanowiliśmy przetestować na modelach dwóch chorób, choroby Huntingtona oraz Alzheimera. Badania te prowadzimy od 2016 roku. Początkowo, wyniki wskazywały na dość dużą efektywność genisteiny w usuwaniu patologicznych białek będących przyczyną choroby Huntingtona. Po roku, badania te rozszerzyliśmy o chorobę Alzheimera. Również z sukcesem. Rozpoczęliśmy więc badania na modelach zwierzęcych, które obecnie trwają. Myślę, że nic się nie stanie jak zdradzę, że w przypadku obu chorób genisteina wskazuje na poprawę stanu chorych zwierząt. Ponadto, w mysim modelu choroby Huntingtona, izoflawon ten podany w zaawansowanym stadium choroby potrafi cofnąć postęp choroby w ciągu nie całych 2 miesięcy.

Myślę, że genisteina ma ogromny potencjał, żeby stać się lekiem na opisane choroby.

Jak się to wszystko zaczęło?

W Katedrze Biologii Molekularnej UG od mniej więcej 2004 roku toczyły się badania nad poszukiwaniem leku na chorobę Sanfilippo. Kierownik katedry czyli prof. dr hab. Grzegorz Węgrzyn jest twórcą terapii bazującej właśnie na działaniu genisteiny. Wykorzystał on jednak zupełnie inne jej właściwości w przypadku tej choroby niż te, które obecnie ja wykorzystuje używając jej do leczenia choroby Alzheimera czy Huntingtona. Przy okazji jego badań okazało się właśnie, że genisteina aktywuje procesy degradacji patogennych białek w komórkach. Jako, że ja byłam wtedy doktorantką I roku studium doktoranckiego, to postanowiliśmy wykorzystać tę wiedzę i sprawdzić czy genisteina w związku z nowo odkrytymi właściwościami mogłaby usuwać białka odpowiedzialne za choroby neurodegeneracyjne. Zaczęliśmy od choroby Huntingtona. Potem, po otrzymaniu pozytywnych wyników badań, rozszerzyliśmy to o kolejną chorobę. I tak dalej….

Co dokładnie pani bada – jakie wnioski już udało się wyciągnąć?

Staram się podejść do problemu w jak najszerszym ujęciu. Choroby te są chorobami wieloukładowymi, wywołującymi w organizmie szereg objawów. Ja jestem biologiem, nie lekarzem, prowadzę więc badania nad terapiami eksperymentalnymi, jeszcze nie z udziałem pacjentów. Najczęściej korzystam z modeli komórkowych i zwierzęcych, które odzwierciedlają choroby występujące u ludzi. Początkowo badałam efektywność genisteiny w degradacji patogennych białek będących przyczynami tych chorób w hodowlach komórkowych in vitro. Sprawdzałam czy badana przeze mnie substancja nie będzie powodowała śmierci komórek oraz czy z powodzeniem będzie usuwać agregaty tworzone przez patologiczne białka. Wyniki tych doświadczeń przeszły nasze najśmielsze oczekiwania co otworzyło nam drogę do badań na zwierzętach. Tam można było zbadać o wiele więcej rzeczy. Przede wszystkim był to wpływ genisteiny na objawy. W obu chorobach testowaliśmy czy zwierzęta uda się wyleczyć z zaburzeń pamięci, zaburzeń zachowań lękowych, anomalii motoryki. To były całe szeregi tzw. testów behawioralnych, które ostatecznie wskazały, że pod niektórymi aspektami zwierzęta leczone genisteiną były zupełnie nie odróżnialne od zwierząt zdrowych. Później oczywiście określaliśmy czy przy poprawie stanu myszy/szczyrów dochodzi również do usunięcia podstawowych przyczyn tych schorzeń na poziomie molekularnym czyli odpowiadaliśmy na pytanie czy poziom patogennych białek w strukturach mózgowych ulega obniżeniu. W przypadku choroby Alzheimera mamy już ten etap za sobą. Wyniki naszych prac wskazujące na poprawę zarówno zachowania się zwierząt jak i spadki toksycznych białek w mózgu zostały już opublikowane. Co do choroby Huntingtona, projekt, którego jestem kierownikiem, jest już na końcowym etapie realizacji.

Co nowego? „W piątek został nam przyznany patent na wykorzystanie genisteiny (cząsteczki nad którą pracuję) w leczeniu choroby Alzheimera. To bardzo ważny krok w naszych badaniach, które prowadzone od 2017 roku.” Co to w zasadzie znaczy dla ludzi chorych? To szansa na skuteczniejsze leczenie? Choć zanim przejdziemy do leczenia przez Panią mnóstwo formalności – jaką drogę lek od odkrycia go w laboratorium musi przejść, by dotrzeć do potencjalnych chorych. Na jakim etapie jest z tymi pracami Pani? proszę poopowiadać jak to wszystko wygląda.

Tak jak wspominałam, ja jestem biologiem, nie lekarzem. Oczywiście środowisko lekarskie bardzo zainteresowało się prowadzonymi przeze mnie badaniami. Wielu lekarzy proponuje współpracę, a my jesteśmy do tej współpracy chętni. Mamy jednak na uwadze, że na przeszkodzie stoją bardzo wysokie koszty prowadzenia takich prac z udziałem pacjentów, a próby kliniczne są bardzo czasochłonne. Ponadto, fakt trwającej pandemii nie pomaga. Kontakty z pacjentami są utrudnione, mniej ludzi jest chętnych do udziału w próbach eksperymentalnych.

Czy genisteina jest szansą na skuteczniejsze leczenie? Wydaje nam się, że tak. Czy zadziała w przypadku ludzi? Tego nie wiemy. Możemy odpowiedzieć na razie, że próby z udziałem modeli zwierzęcych zakończyły się dużym sukcesem. Docierają do nas pogłoski, że niektórzy pacjenci w Polsce zdecydowali się na zażywanie preparatów z wysoką zawartością izoflawonów po przeczytaniu o wynikach naszych badań. Wiemy, że osoby te widzą pozytywne efekty.

Jednak droga od odkrycia efektywności danej substancji w laboratorium do podania jej pacjentom nie jest ani szybka, ani usłana różami. Potrzebna jest masa środków (głównie finansowych), organizacja próby klinicznej, zaangażowanie wielu grup ludzi i przede wszystkim mnóstwo czasu. Badania takie potrafią trwać latami.

Obecnie, w kontekście zastosowania genisteiny w leczeniu choroby Alzheimera, zawiązaliśmy współpracę z jednym z uniwersytetów medycznych. Planujemy złożenie wniosku grantowego na badania z udziałem pacjentów. Czas pokaże czy genisteina dostanie swoją szansę jako lek.