Śmiertelne zagrożenie, wypadek czy bycie świadkiem tragicznego zdarzenia – niektóre traumatyczne doświadczenia przekraczają nasze możliwości radzenia sobie i mogą trwale przeprogramować pracę mózgu, wywołując zespół stresu pourazowego.

– Obecnie najskuteczniejszą formą terapii jest psychoterapia połączona z antydepresantami, ale skuteczność jest tu wciąż niska. Problem bierze się z tego, że nie do końca rozumiemy, co dokładnie zmienia się w mózgach pacjentów z PTSD. Właśnie dlatego nie mamy w pełni skutecznego leku – mówi w rozmowie z PAP dr Batiuk.

Stres aktywuje w organizmie oś podwzgórze-przysadka-nadnercza, co prowadzi do uwolnienia dużej ilości hormonów stresu, m.in. kortykosteroidów. Ta ogólnoustrojowa reakcja dociera również do mózgu. Wiadomo, że PTSD jest powiązane ze zwiększonym poziomem stanu zapalnego w mózgu, w czym kluczową rolę odgrywają komórki glejowe – astrocyty i mikroglej.

Z dotychczasowych badań, m.in. z użyciem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), wiadomo też, w których częściach mózgu zachodzą zmiany. – Problem dotyczy przede wszystkim kory przedczołowej. To część mózgu odpowiedzialna za funkcje poznawcze i pamięć, kluczowa dla naszego normalnego funkcjonowania – tłumaczy dr Mychajło Batiuk.

Do tej pory nie było jednak zbyt wiele wiadomo, jak te zmiany wyglądają na poziomie pojedynczych neuronów i innych komórek mózgowych. Tę lukę w wiedzy chce wypełnić laureat grantu ERC.

Dr Batiuk zamierza poznać mechanizmy epigenetyczne związane z PTSD. – Można o tym myśleć, jak o warstwie molekularnych "przełączników" nałożonych na nasze DNA. Trauma nie zmienia samego kodu genetycznego, ale włącza i wyłącza te przełączniki. To z kolei zmienia funkcjonowanie komórek mózgowych i prowadzi do objawów PTSD – wyjaśnia badacz.

W swoich badaniach naukowiec chce użyć najnowocześniejszych narzędzi genomiki pojedynczych komórek. To precyzyjne podejście pozwoli zidentyfikować, które typy komórek mózgowych są najbardziej dotknięte traumą i które konkretnie „przełączniki” epigenetyczne ulegają zmianie. Wskazanie ich może otworzyć drogę do projektowania nowych, celowanych leków, które „zresetują” ustawienia tych przełączników.

Dotychczasowe próby zrozumienia PTSD opierały się głównie na badaniu większych fragmentów tkanki mózgowej („in bulk”). Polegały one na uśrednianiu sygnału z milionów komórek, przez co traciło się informacje o zmianach w ich poszczególnych typach.

– Techniki, które stosujemy, pozwalają rozwikłać te zmiany na poziomie pojedynczych komórek. Jedną z nich jest snm3C-seq, czyli multiomiczne sekwencjonowanie, które w pojedynczym jądrze komórkowym pozwala jednocześnie badać metylację DNA i przestrzenną organizację chromosomów. Kiedy zsekwencjonuję pojedynczą komórkę, zobaczę, gdzie występuje metylacja i które fragmenty chromosomów oddziałują na siebie – zapowiada naukowiec.

Dr Batiuk wykorzystywał podobne metody wcześniej, badając mechanizmy schizofrenii oraz pamięci strachu. Teraz chce połączyć wiedzę z obu tych projektów, aby dogłębnie zbadać komórkowe podstawy PTSD.

Próbki do badań pochodzą z banków tkanek, głównie z USA – tam kultura oddawania organów na cele naukowe jest bardziej powszechna niż w Europie – mówi dr Batiuk. Mózg nie może być użyty do transplantacji, dlatego jest cennym materiałem badawczym.

Rozmówca PAP liczy, że uzyska dostęp do około 100 próbek. – Zaczniemy od małych fragmentów kory przedczołowej, z których możemy uzyskać nawet 50–100 tysięcy komórek. To wystarczająca liczba do przeprowadzenia zaawansowanych analiz – mówi badacz.

– Wiemy, że metylacja DNA jest zaangażowana m.in. w wyciszanie genów. Porównując dany typ komórki u pacjentów z PTSD z komórkami u osób zdrowych, będę w stanie zobaczyć, czy i gdzie w genomie zaszły zmiany. Dzięki temu oszacuję, które geny są zaangażowane w rozwój PTSD. Następnie możemy celować w te geny lub regiony genomu za pomocą narzędzi modyfikujących epigenom – tłumaczy mechanizm swojej pracy.

Badania prowadzone będą również na modelu zwierzęcym – na myszach.

Pytany o to, dlaczego na realizację grantu ERC wybrał Polski Ośrodek Rozwoju Technologii (PORT) we Wrocławiu, dr Batiuk podkreśla unikatowy charakter instytutu. – PORT nie tylko prowadzi badania podstawowe, ale stawia też na przełożenie ich wyników na praktykę kliniczną. Spodobała mi się perspektywa, że będę mógł spróbować wdrożyć wyniki we współpracy z przemysłem, założyć startup lub wprowadzić je do kliniki. Oczywiście na razie jest za wcześnie, by o tym mówić. Najpierw musimy znaleźć solidne cele terapeutyczne, ale w przyszłości, we współpracy z instytutem, będziemy dążyć do ich wdrożenia – podsumowuje.

W rozstrzygniętym 4 września konkursie ERC (Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych) rozdysponowano łącznie 761 mln euro. Otrzymało je 478 młodych badaczy; najwięcej grantów przypadło naukowcom z Niemiec (99), Wielkiej Brytanii (60), Holandii (44) i Francji (41). W gronie laureatów znalazło się także sześciu badaczy realizujących projekty w Polsce.

Ludwika Tomala (PAP)

lt/ bar/ mhr/