Vzácná nemoc, kdy černají kosti i slzy. Nejčastěji ji mají Slováci

„Doposud se myslelo, že všechny tyto problémy jsou způsobeny nesprávným fungováním jater, kde nedochází k enzymatickému rozkladu dvou aminokyselin, fenylalaninu a tyrosinu. Naše výsledky ale naznačují, že tato kaskáda probíhá i v jiných částech těla. A to konkrétně fibroblastech – specializovaných buňkách v blízkosti kmenových buněk kostí, které zajišťují správný růst a regeneraci kostí při úrazech,“ říká vývojový biolog Peter Fabian z brněnské Masarykovy univerzity. Na pětiletý výzkum nyní získal prestižní evropský grant v hodnotě 1,5 milionu eur, v přepočtu více než 36 milionů korun.

K poznání přispějí ryby

Peter Fabian se dlouhodobě zabývá výzkumem vývoje obličeje v modelovém organismu laboratorních ryb „zebrafish“ (dánio pruhované). Konkrétně ho zajímá takzvaná neurální lišta – útvar, který u lidí vzniká v průběhu třetího týdne embryonálního vývoje, kdy se utváří nervová soustava a další orgány. „I dnes stále objevujeme, kde všude se buňky neurální lišty vyskytují a jaké tam mají funkce. Proto jsme se pomocí nejmodernějších technologií rozhodli udělat kompletní analýzu toho, kde je můžeme nalézt, kde všude jsou základem tkání a orgánů,“ popisuje oceněný vědec začátek výzkumu.

K velkému překvapení se jim v buňkách rybího obličeje podařilo objevit enzymatickou kaskádu rozkládající zmíněné aminokyseliny fenylalanin a tyrosin, o které se doposud myslelo, že se nachází v játrech. „Udělali jsme mnoho kontrol a přišli jsme na ni i v jiných částech těla a u jiných zvířat, což poukazuje na širší rozšíření mezi druhy a společný evoluční původ,“ vysvětluje biolog. Zda je to tak i u člověka, ale zatím jasné není: „V lidském těle tuto kaskádu mimo játra zatím nikdo nehledal.“

Díky podcastu Bruselský diktát pochopíte, že pro nás Čechy má mnohem větší význam dění v Evropě než v Praze a v Česku vůbec. Celé díly poslouchejte na

HeroHero Gazetisto Forendors

Enzymatická kaskáda je přitom klíčová, obsahuje pět kritických míst, kde může dojít k mutacím – chybám, které vedou k pěti dědičným nemocem způsobeným právě poruchou aminokyselinového metabolismu. Tou nejznámější je fenylketonurie, na kterou jsou pomocí kapky krve z patičky testovány všechny děti hned po narození. Jde o poruchu metabolismu aminokyseliny fenylalaninu, která pokud není rozpoznána včas, vede k poškození mozku. Další mutace způsobují již zmíněnou alkaptonurii. Nebo tři typy tyrosynémií, za které může porucha metabolismu aminokyseliny tyrosinu. Pokud tyto nemoci nejsou rozpoznané včas, způsobují vážné komplikace a někdy i smrt.

Mladému vědci slovenského původu se tímto objevem plní sen. „Už jako doktorandský student jsem chtěl zkoumat biologické procesy související se vznikem vzácných dědičných nemocí. Nyní to do sebe vše zapadlo. Moc bych si přál, aby můj výzkum jednou vedl ke zlepšení života pacientů,“ říká vědec, který je i součástí slovenské pacientské unie alkaptonuriků. Právě na Slovensku totiž žije zhruba dvě stě pacientů trpících nemocí černých kostí, což je vůbec největší koncentrace na celém světě. Proč právě Slovensko? „Jde o genetickou nemoc, která se předává z generace na generaci. Lokálně vysoký výskyt je následkem historických sňatků blízkých příbuzných,“ vysvětluje Fabian. Jak říká, přímý kontakt s pacienty je pro něj obrovskou motivací. „Při diskusích mi dochází mnohé souvislosti a obtíže. Pacienti třeba sdílí, že je nemoc spojena s velkým množstvím studu, nemohou například nosit bílá trička, protože jejich pot na vzduchu tmavne. Tyto informace si při čtení vědeckých studií neuvědomujete.“

Vědecký projekt Petera Fabiana ale míří ještě dál. „Chceme pochopit podstatu, jaké jsou funkce této kaskády v blízkosti kostní tkáně. Jedna z našich hypotéz je, že by zde mohla mít ochrannou funkci, což by otevřelo naprosto nové možnosti,“ líčí vědec. „Naše zjištění mají potenciál objasnit původ a důsledky lidských metabolických potíží spojených s fenylalaninem a tyrosinem, zejména jejich vliv na naše kosti a chrupavky, což by jednou mohlo teoreticky pomáhat třeba i regeneraci při zlomeninách nebo například chránit proti artróze,“ doplňuje.

„Lidé a zebrafish sdílejí 70 procent stejných genů a 84 procent lidských genů, o nichž je známo, že souvisejí s lidskými chorobami, má svůj protějšek u zebrafish. Sdílíme nejen geny, ale také všechny primární tkáně a orgány, přitom ryby jsou mnohem jednodušší na chov než například myši,“ vysvětluje Fabian, proč se pracuje právě s nimi. Pro výzkum alkaptonurie tak vytvořili unikátní model „černých rybek“, který jim umožní zkoumat podstatu nemoci i primární funkci kaskády v játrech i v blízkosti kostí. „Pokud se ukáže, že i ryby mají obdobné potíže jako lidé trpící poruchou metabolismu aminokyselin, bude možné náš model upravit i pro další dědičné nemoci, čímž získáme cenný nástroj k jejich dalšímu studiu,“ říká evoluční biolog.

Alkaptonurie byla zároveň vůbec první popsanou dědičnou nemocí. „Britský lékař Archibald Garrod si u jedné rodiny všiml, že děti mají černé plenky, že jejich moč oxiduje. V té době si údajně četl o práci o dědičnosti od ‚otce genetiky‘ Gregora Johanna Mendela a celé mu to docvaklo,“ líčí Fabian.

Úspěch za úspěchem

Že štěstí přeje připraveným, potvrzují i předchozí vědecké úspěchy Petera Fabiana. Během postdoktorandské stáže ve Spojených státech jako vedlejší projekt učinil objev, který možná jednou bude v učebnicích vývojové biologie. „Objevili jsme zásadní poznatky o tom, jak vzniká adenohypofýza v mozku obratlovců. Čímž jsme ukázali, že o této žláze s vnitřní sekrecí o velikosti hrášku zdaleka nevíme vše,“ shrnuje Fabian. Adenohypofýza je přitom velmi důležitá – řídí a synchronizuje naše dlouhodobé hormonální cykly – růst, dospívání, menstruační cyklus, produkci mateřského mléka.

Ačkoliv jde v obou případech o projekty základního výzkumu, který pro běžný život nemá na první pohled dopady,  tyto poznatky o evolučním původu tkání by mohly jednou přispět například pro pochopení, a tedy i možnou léčbu nejrůznějších anomálií či nádorových onemocnění. „Nikdy nevíme, kdy výsledky základního výzkumu mohou přinést i něco převratného – stačí se podívat na řadu podobných  z minulosti –, jen díky takovým „na první pohled nezajímavým“‎ výsledkům základního výzkumu máme techniku genetických nůžek CRISPR nebo třeba umíme léčit spavou nemoc,“ dodává Fabian.