Ελληνίδα επιστήμονας παράγει αντισώματα κατά παραγγελία χρησιμοποιώντας ένα παράσιτο που «μεταμφιέζεται»

Η Δρ. Νίνα Παπαβασιλείου εκμεταλλεύεται την τάση του τρυπανοσώματος να αλλάζει το πρωτεϊνικό του περίβλημα, χρησιμοποιώντας το ως μια πλατφόρμα παραγωγής tailor made αντισωμάτων. Απώτερος στόχος της είναι να αναπτύξει μια «υπηρεσία μοριακής παράδοσης» σε κύτταρα-“στόχους”

Είναι πραγματικά εκπληκτικό πως ένα τόσο δα μικροσκοπικό παράσιτο που δεν διακρίνεται καν με γυμνό μάτι είναι τόσο πονηρό ώστε να κοροϊδέψει το ανοσοποιητικό σύστημα και να του ξεφύγει. Αυτό ακριβώς κάνει το παθογόνο Trypanosoma brucei το οποίο μεταδίδεται συνήθως από το τσίμπημα της μολυσμένης μύγας τσε-τσε προκαλώντας

τρυπανοσωμία ή αλλιώς την ασθένεια του ύπνου κυρίως στην Αφρική.

Τα αφρικανικά τρυπανοσώματα είναι διαβόητα για την ικανότητά τους να ξεγλιστρούν από την άμυνα του οργανισμού. Το κόλπο τους που εμποδίζει την πλήρη καταστροφή τους από τα κύτταρα του ανοσοποιητικού είναι γνωστό εδώ και δεκαετίες: αντικαθιστούν τις επιφανειακές τους πρωτεΐνες με άλλα μόρια.

Όμως πρόσφατα επιστήμονες στο Γερμανικό Κέντρο Έρευνας για τον Καρκίνο (DKFZ) στη Χαϊδελβέργη με επικεφαλής την Ελληνίδα ανοσολόγο Νίνα Παπαβασιλείου παρατήρησαν μια πρόσθετη στρατηγική αυτών των παρασίτων που τα βοηθά να μπερδεύουν το ανοσοποιητικό σύστημα και να του ξεφεύγουν. Ποια είναι αυτή; Η μεταμφίεση. Και πώς το κάνουν αυτό; Πολύ απλά με ζάχαρη. Αλλάζουν τις αλυσίδες σακχάρου στις πρωτεΐνες που βρίσκονται στην επιφάνεια της κυτταρικής τους μεμβράνης εμποδίζοντας έτσι τη δέσμευση αντισωμάτων και αυξάνοντας την παθογονικότητά τους.

«Είναι σαν να αλλάζουν πανωφόρι», εξηγεί η Δρ. Νίνα Παπαβασιλείου. «Τα τρυπανοσώματα που καλύπτονται με αυτόν τον τρόπο δεν αναγνωρίζονται πλέον από τα αντισώματα, πολλαπλασιάζονται γρήγορα και η μόλυνση εξαιτίας τους, την οποία το ανοσοποιητικό σύστημα αρχικά κρατούσε υπό έλεγχο, φουντώνει ξανά βίαια».

Η Ελληνίδα ερευνήτρια ωστόσο, βρήκε έναν τρόπο να εκμεταλλευτεί θετικά την αγάπη του τρυπανοσώματος για τις μεταμφιέσεις. Χρησιμοποιεί την επιφανειακή του μεμβράνη ως μια πλατφόρμα ανοσοθεραπείας για να παραγάγει tailor made αντισώματα (κατά παραγγελία).

«Το πεδίο ήταν γνωστό από τη δεκαετία του ’80. Το είχαμε σχεδόν ξεχάσει αλλά το ξαναβρήκαμε. Το Trypanosoma brucei περιβάλλεται από μια κυτταρική μεμβράνη, η οποία διαθέτει περίπου 11 εκατομμύρια πρωτεϊνικούς υποδοχείς φτιαγμένους από γλυκοπρωτείνη (VSG) οι οποίοι είναι τοποθετημένοι με πολύ μεγάλη πυκνότητα και ομοιογένεια ο ένας δίπλα στον άλλον. Φανταστείτε τη σαν έναν τοίχο από τούβλα πολύ στενά τοποθετημένα το ένα δίπλα στο άλλο. Όταν το παράσιτο εισβάλει σε έναν οργανισμό το πρωτεϊνικό περίβλημα του αρχικά το προστατεύει επαρκώς από την ανοσολογική ανίχνευση.

Ο ξενιστής όμως τελικά το αναγνωρίζει ως ξένο σώμα (αντιγόνο) και εξαπολύει επίθεση εναντίον του. Όμως το παράσιτο διαθέτει πάνω από 1.000 γονίδια που κωδικοποιούν διαφορετικές παραλλαγές της γλυκοπρωτεΐνης που φέρει στην κυτταρική του επιφάνεια. Χρησιμοποιώντας εμείς μια ενζυμική αντίδραση μπορούμε να δεσμεύσουμε οποιαδήποτε μόρια σε αυτή την επιφανειακή πρωτεΐνη και να επιτρέψουμε στο ανοσοποιητικό σύστημα όχι μόνο να αυξήσει τις αποκρίσεις του έναντι του τρυπανοσώματος, αλλά και έναντι των εξωγενών επιτόπων που εμείς του «κολλάμε» στην επιφάνειά του, παράγοντας έτσι εξαιρετικά αντισώματα εναντίον δύσκολων στόχων.

Ως επίτοπος ορίζεται μια περιοχή ενός αντιγόνου (οτιδήποτε θεωρείται ξένο προς τον οργανισμό) που αναγνωρίζεται και δεσμεύεται από ένα αντίσωμα ή από ένα Τ κύτταρο με σκοπό την ανοσοαπόκριση και μπορεί να είναι από μικρά μόρια όπως το φάρμακο φεντανύλη, έως πεπτίδια και υδατανθρακικά αντιγόνα που σχετίζονται με όγκους», εξηγεί η Ελληνίδα επιστήμονας, η οποία είναι καθηγήτρια Helmholtz και επικεφαλής του Τμήματος Ανοσολογικής Ποικιλομορφίας στο Γερμανικό Κέντρο Έρευνας Καρκίνου (DKFZ).

Η ίδια, το 2021 απέσπασε το πρώτο Βραβείο Καινοτομίας DKFZ για τα εξαιρετικά ερευνητικά της επιτεύγματα, καθώς και δυο Consolidator Grants (2016, 2022) μέχρι τώρα από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας (ERC), ενώ διακρίνεται για την ερευνητική δουλειά της στο πεδίο της επεξεργασίας DNA και RNA.

Από τα Β λεμφοκύτταρα και τα αντισώματά τους στο τρυπανόσωμα

Η Δρ. Παπαβασιλείου με υποδέχτηκε με ένα θερμό χαμόγελο στο γραφείο της μέσα στο Γερμανικό Κέντρο Έρευνας Καρκίνου. Πριν με ξεναγήσει στο εργαστήριό της μου διηγήθηκε πως όλα ξεκίνησαν κατά τη διάρκεια εκπόνησης της διδακτορικής της διατριβής μέσα στο Εργαστήριο Μοριακής Ανοσολογίας του Michel C. Nussenzweig, στο Πανεπιστήμιο Rockefeller. Εκεί, άρχισε να μελετά πώς οι αντιγονικοί υποδοχείς των Β κυττάρων ή τα αντισώματα που είναι αγκιστρωμένα στην κυτταρική τους μεμβράνη αλλάζουν για να μπορέσουν να αναγνωρίσουν ένα συγκεκριμένο αντιγόνο (ξένο σώμα) και να προκαλέσουν μια ανοσολογική απόκριση.

«Τα Β κύτταρα, γνωστά και ως Β λεμφοκύτταρα παράγουν αντισώματα τα οποία δεν εκκρίνονται αλλά παραμένουν καθηλωμένα στην κυτταρική τους μεμβράνη ως υποδοχείς. Σε αυτό το πλαίσιο μπορεί να θεωρήσει κάποιος ότι είναι μοναδικά. Αλλά δεν είναι. Σχεδόν κάθε μονοκύτταρος μικροοργανισμός, όπως το τρυπανόσωμα, μπορεί να το κάνει αυτό, το οποίο αποκαλείται “antigenic variation” (αντιγονική παραλλαγή ή αντιγονική αλλοίωση). Ουσιαστικά αναφερόμαστε στον μηχανισμό με τον οποίο ένας μολυσματικός παράγοντας όπως ένα πρωτόζωο, βακτήριο ή ιός μεταβάλλει τις πρωτεΐνες ή τους υδατάνθρακες στην επιφάνειά του και έτσι ξεφεύγει από την ανοσολογική απόκριση του ξενιστή. Ο ξενιστής αναγκάζεται να προσαρμόζει συνεχώς τη χημική του ανοσοαπόκριση έναντι αυτού του παθογόνου, δίνοντάς του χρόνο να παραμείνει και να αναπαραχθεί εντός του για παρατεταμένη χρονική περίοδο ή να ξαναμολύνει αποτελεσματικά έναν άλλο ξενιστή», εξηγεί η Δρ. Παπαβασιλείου.

Η ίδια με την ομάδα της χρησιμοποιούν ως πειραματικό μοντέλο το παράσιτο Trypanosoma brucei για να μελετήσουν τους μηχανισμών αντιγονικής παραλλαγής. Η ερευνητική ομάδα προσπαθεί να αναπτύξει εργαλεία για να κατανοήσει καλύτερα τη δυναμική της εναλλαγής της πρωτεϊνικής επικάλυψης (της μεταμφίεσης) στα τρυπανοσώματα αλλά και τους μηχανισμούς με τους οποίους αυτοί οι μονοκύτταροι “πονηροί” μικροοργανισμοί διαφοροποιούν τις πρωτεΐνες του περιβλήματος τους κατά τη διάρκεια μιας λοίμωξης.

Αλλάζοντας εστιακό κέντρο

Η επιστήμονας το 2016 μετακινήθηκε από το πανεπιστήμιο Ροκφέλερ στο Γερμανικό Κέντρο Έρευνας για τον Καρκίνο προκειμένου να ξεκινήσει το εργαστήριό της στο Τμήμα Έρευνας Ανοσολογικής Ποικιλομορφίας (Division of Immune Diversity) με πρόσθετη υποστήριξη μια επιχορήγηση Consolidator του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας.(ERC). Πέρσι έλαβε την ίδια υποστήριξη για δεύτερη φορά για να υλοποιήσει μια ιδέα που εξακολουθεί να βασίζεται στη γνώση που αποκτήθηκε από τα τρυπανοσώματα αλλά τώρα με εντελώς διαφορετική εστίαση.

Τα τρυπανοσώματα πλήρους μεγέθους είναι μια εξαιρετική πλατφόρμα παραγωγής αντισωμάτων. Ολόκληρη η επιφανειακή μεμβράνη τους μπορεί να «θρυμματιστεί» σε εκατομμύρια μικροσκοπικά κυστίδια που περιέργως δεν είναι ανοσογόνα. Ωστόσο, αυτά τα μικροσκοπικά μεμβρανικά κυστίδια που ονομάζονται ‘τεχνητά εξωσώματα’ εκκρίνονται από το κύτταρο, μπορούν να φορτωθούν στην πλάτη τους ένα μοριακό φορτίο (πχ. RNA ή DNA) και να κατευθυνθούν προς συγκεκριμένα κύτταρα-‘στόχους’.

Η Θεσσαλονικιά επιστήμονας θέλει να φορτώσει αυτά τα μεμβρανικά κυστίδια-“κούριερ” με μόρια που προσκολλώνται με ακρίβεια σε ορισμένες επιφανειακές πρωτεΐνες των κυττάρων-στόχων. Ο ελιγμός πρόσδεσης προκαλεί τη σύντηξη του κυστιδίου και του κυττάρου στόχου και έτσι το μοριακό φορτίο του κυστιδίου βρίσκει το δρόμο του προς στο εσωτερικό των κυττάρων-στόχων.

Ουσιαστικά η Δρ. Παπαβασιλείου θέλει να αναπτύξει μια «υπηρεσία μοριακής παράδοσης» που διασφαλίζει ότι μόρια και πιο συγκεκριμένα θεραπευτικά γονίδια φτάνουν στη σωστή διεύθυνση του παραλήπτη μέσα στο ανθρώπινο σώμα με έναν απόλυτα στοχευμένο τρόπο. Ένας από τους απώτερους στόχους της είναι η ανάπτυξη στοχευμένων εμβολίων κατά του καρκίνου.

«Κατά τις γονιδιακές θεραπείες, τα κυστίδια θα μπορούσαν να φορτωθούν με θεραπευτικά γονίδια και έτσι να αποτελέσουν μια βιώσιμη εναλλακτική λύση στα ιικά ‘οχήματα’ που χρησιμοποιούνται μέχρι τώρα, τα οποία συχνά είναι προβληματικά. Για τους RNA εμβολιασμούς κατά των καρκινικών κυττάρων, θα ήταν επίσης δυνατή η μεταφορά μορίων mRNA μέσα στα κυστίδια. Με τη δέσμευση των κυστιδίων σε μια ειδική για τον καρκίνο πρωτεΐνη, τα μόρια mRNA θα απελευθερώνονταν μόνο στα καρκινικά κύτταρα με απόλυτη εξειδίκευση», προσθέτει η Δρ. Παπαβασιλείου.

Ολοκληρώνοντας την ξενάγηση μέσα στο εργαστήριό της η Ελληνίδα καθηγήτρια μου λέει πως έχει ήδη υποβάλει ακόμη μια πρόταση στο Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας με τίτλο: “B cell vision” (Η οπτική των Β λεμφοκυττάρων) και περιμένει τα αποτελέσματα. «Έχω την αίσθηση ότι τα Β λεμφοκύτταρα βλέπουν το παράσιτο με τρόπους που εμείς δεν τους φανταζόμαστε καν. Ίσως μπορέσουμε να μάθουμε τελικά ποια είναι η οπτική τους γενικότερα», εξηγεί την ιδέα της πρότασής.

Από το εργαστήριό της έχει προκύψει και μια εταιρεία-τεχνοβλαστός με την επωνυμία “Panosome” (από το τρυπανόσωμα) η οποία εστιάζει στην παραγωγή αντισωμάτων ογκολογικού ενδιαφέροντος. «Η εταιρία χρησιμοποιεί τη μεμβράνη των τρυπανοσωμάτων ως πλατφόρμα προβολής. Επιλέγουμε συγκεκριμένους επιτόπους από στόχους που σχετίζονται με νόσους, τους κολλάμε στην επιφάνεια του παρασίτου και εκθέτουμε αυτό το νέο ανοσογόνο σύμπλοκο στο ανοσοποιητικό σύστημα, λαμβάνοντας εξειδικευμένα αντισώματα έναντι αυτών των στόχων. Εστιάζουμε στην ογκολογία, αλλά η εταιρεία έχει ήδη δημιουργήσει αντισώματα που μπορούν να εμποδίσουν την υπερβολική δόση φαιντανύλης, η οποία ευθύνεται για περισσότερους από 100.000 θανάτους ετησίως μόνο στις ΗΠΑ», καταλήγει η ανοσολόγος.

#ΕΠΙΣΤΗΜΟΝΑΣ #ΠΑΡΑΣΙΤΟ #ΑΝΤΙΣΩΜΑΤΑ