Zvětšit obrázek

Prionový protein a jeho abnormální infekční forma, která je příčinou smrtelných onemocnění

Záhadný prionový protein (označovaný někdy jen zkratkou PrP), jakožto viníka smrtelných nemocí, jakou je například nemoc šílených krav, studují vědci již dlouho. Nyní se jim podařilo odhalit jednu z funkcí, kterou tento protein má u zdravých jedinců. Pomáhá  kmenovým buňkám v kostní dřeni v jejich množení a je těmto buňkám nápomocen k jejich dlouhému přežívání. Není zatím jasné co toto odhalení bude znamenat v praxi ale odborníci na priony jsou nadšeni. 

Prionový protein (PrP) se vyskytuje v buňkách celého těla, zvláště hojný je v mozku. V určitých případech se zašmodrchá a zcuckovatí. Buňky se jej pak nedokáží zbavit a hynou. Šmodrchovatění se rozbíhá tak jako když se skládají kostky domina, infikují se další buňky a následkem je smrt. Celá řada prionových chorob je  mezidruhově přenosná, jedná se o choroby  infekční.
Dlouho se tušilo, že priony mají také nějakou rozumnou úlohu v těle, ale nikdo nedokázal říci jakou. Už proto, že zvířatům, kterým gen pro tvorbu tohoto proteinu vědci poničili, přežívají aniž by to na nich zanechávalo nějaké viditelné následky, kromě těch příznivých - že totiž nemohou onemocnět prionovou chorobou a jsou tedy k tomuto infekčnímu agens odolní.

První náznak funkce prionů
První vážnější zmínka o možné funkci prionového proteinu se objevila 5. ledna 2004 (následující den vás o ní informoval Osel), týkala se možné úlohy prionů v uchování paměťi. 

Zvětšit obrázek

Mořský měkkýš Aplysia je oblíbeným pokusným živočichem neurologů. Jeho nervové buňky jsou velké a je s nimi snadná manipulace. Protein tohoto měkýše se skládá (obdobně jako to dokáže prionový protein), a k jeho skládání dochází v místech, kudy nervovou buňkou prošel nervový impuls. Toto pozorování dalo základ teorii o funkci prionů při uchovávání vjemů a paměti.

Zmíněný náznak účasti prionů při uchování nervových vzruchů  pochází z New Yorské Columbia Univerzity, kde zkoumali mořského měkýše. Tento měkýš má obdobný protein jako je prion a ten se také jako prion chová - dokáže se za určitých podmínek skládat (zašmodrchovat). Vědci u měkýše zjistili, že  se jeho nervové spoje stabilizují tím, že jim "prionům podobný protein vytvoří dlouhotrvající podporu.

Na základě tohoto poznatku byla zformulována odvážná teorie, že elektrický signál nervových podnětů trvá jen nepatrný okamžik, není trvalý, a že by sám o sobě nezanechal trvalejších následků. Tento elektrický impuls ale dostačuje na to, aby přepnul  prionový protein do jeho prionové zašmodrchané formy. Tím se spustí replikace dalších prionových molekul a v okolí míst, kudy elektrický impuls projel, se vytvoří trvalejší paměťová stopa.

Má se zato, že priony tak upevní spojení na sousední neurony a tyto vazby že umožní dlouhodobé uchování vjemu. Je možné, že právě toto je tajemství vlastní podstaty procesu uchování naší paměti.

Potvrzení funkce prionového proteinu
K novému objevu funkce prionového proteinu došlo náhodou. Skupina výzkumníků ve Whitehead  Institute for Biomedical Research v Cambridge ve státě  Massachusetts se zabývala jiným šlágrem poslední doby – kmenovými buňkami. Kdo chce s těmito buňkami pokusničit, musí si je množit, což není vůbec jednoduché. Udržet kmenové buňky aby se dobře a dlouho množily v laboratorních podmínkách, tak to je úplná alchymie. Ve snaze zjistit, proč se buňky nemnoží, narazili vědci na prionový protein. Odborník na kmenové buňky Harvey Lodish se svým doktorandem Cheng Cheng Zhang zjistili, že ohromné množství prionového proteinu mají buňky, které dávají vznik krevním buňkám a buňkám imunitního systému. Protože pokusy dělali na myších, tak se jedná o myší embryonální hematopoetické kmenové buňky. 

Zmíněný poznatek byl právě nyní zveřejněn na stránkách Sborníku akademie věd USA. V publikaci se praví, že prionový protein (PrP), je potřebný pro hemopoetické kmenové buňky aby prosperovaly a dělily se po dlouhou dobu.

Zvětšit obrázek

Profesor Harvey Lodish. Poznatek jeho týmu, že buňky z nichž vznikají buňky krve mají mnoho prionového proteinu, se stal základem objevu jeho funkce.

Jak vědci ke svým závěrům došli
Výsledku, který se dá zformulovat do věty o deseti slovech předcházely pokusy při kterých se ozařovaly myši. Expertka na priony Susan Lindquist se studentem Andrew Steele začali tím, že myším zničili jejich kostní dřeň. Potom takto ozářeným myším odsouzeným na smrt prováděli  transplantaci jiných kmenových buněk krevního systému. Tím je zachovali při životě.

Zvětšit obrázek

Susan Lindquist. Je vedoucí týmu,kterému se jako prvnímu na světě podařilo zjistit funkci, kterou prionový protein v buňkách má.

Dělali to tak, že ozářeným myším vstříkli do těla nové kmenové buňky, a ty pak daly vznik krvetvorným buňkám. Vtip celého pokusu spočíval v tom, že se jednalo o směs kmenových buněk, z nichž polovina jich prionový protein měla a druhá nikoli. Po několika měsících se tyto myši staly dárkyněmi svých krevních buněk pro novou várku ozářených myší.
Když tento přenos provedli ještě na další generaci ozářených myší (třetí transplantace v pořadí), tak vědci zjistili, že téměř 75% cirkulujících buněk v tělech těchto myší jsou již buňky s prionovým proteinem (PrP). Buňky bez prionového proteinu z krve myším mizely.
Závěr je jasný - buňky s prionovým proteinem přežívají lépe než ty, které jej nemají. Tento pokus by byl sám o sobě dostatečným důkazem, nicméně vědci ve svém ověření hypotézy pokračovali dál.
Vzali retrovirus a použili jej jako vektor. S jeho pomocí pak  vpravili gen pro tvorbu prionového proteinu do buněk, kterým tento protein chyběl. Tento zákrok hendikepovaným buňkám vrátil jejich původní schopnost se dělit a tím i dlouhodobě přežívat, a ony pak z krve myší již nemizely.
Bez jakýchkoli známek pochybností je nyní jasné, že se vědcům podařilo dvěma nezávislými způsoby zjistit jednu ze skutečných funkcí prionového proteinu (PrP). Možná tento poznatek přispěje k odhalení jeho funkce i v našem mozku. 

Zatím ale není jasné ani to, jakým přínosem bude tento poznatek pro oblast humánního lékařství. Jisté je jen jedno - priony už nejsou jen zrůdami, které ničí a zabíjejí. Mají i svou přívětivou tvář, tu jež nastavují buňkám z nichž vzniká krev.