Krónikus csont- és ízületi betegségek: A tudósok elmagyarázzák

A tudósok megmagyarázzák egy bizonyos fehérje szerepét a csontfenntartás szempontjából kritikus sejtek létrehozásában

A krónikus csont- és ízületi betegségek, mint például a csontritkulás és a reumás ízületi gyulladás emberek millióit érintik világszerte, különösen az időseket, és rontják életminőségüket. Mindkét betegség egyik fontos tényezője az oszteoklasztoknak nevezett csontoldó sejtek túlzott aktivitása. Az oszteoklasztok egy bizonyos típusú, makrofágnak nevezett immunsejttől való differenciálódás révén jönnek létre, majd elnyerik új szerepüket a csontok és ízületek fenntartásában: lebontják a csontszövetet, hogy lehetővé tegyék az oszteoblasztok – egy másik sejttípus – helyreállítását és a vázrendszer átalakítását. .

Általánosságban elmondható, hogy ebben a differenciálódásban két intracelluláris folyamat vesz részt: először a transzkripció – amelyben a DNS-ben lévő genetikai információból egy hírvivő RNS (mRNS) jön létre –, majd a transzláció, amelyben az mRNS-ben lévő információ dekódolásra kerül, hogy olyan fehérjéket állítsanak elő, amelyek meghatározott funkciókat lát el a sejtben. A RANKL nevű fehérje oszteoklasztképzésben betöltött szerepének felfedezése óta a tudósok megoldották a rejtvény jelentős részét, mely sejtjelátviteli útvonalak és transzkripciós hálózatok szabályozzák az oszteoklasztok képződését. A transzkripció utáni sejtfolyamatokat azonban még meg kell érteni.

A Biochemical and Biophysical Research Communications folyóiratban megjelent új tanulmányban a Tokiói Tudományegyetem (Japán) tudósai feltárták a Cpeb4 nevű fehérje szerepét ebben az összetett folyamatban. A Cpeb4 a „citoplazmatikus poliadenilációs elemkötő (CPEB)” fehérjecsalád része, amely RNS-hez kötődik, és szabályozza a transzlációs aktivációt és repressziót, valamint a fehérjeváltozatokat előállító „alternatív splicing” mechanizmusokat. Dr. Tadayoshi Hayata, a tanulmány vezetője elmagyarázza: „A CPEB fehérjék különböző biológiai folyamatokban és betegségekben vesznek részt, mint például az autizmus, a rák és a vörösvértestek differenciálódása. Az oszteoklasztok differenciálódásában betöltött funkcióik azonban nem ismertek egyértelműen. Ezért kísérletsorozatot hajtottunk végre a családba tartozó fehérje, a Cpeb4 jellemzésére, egér makrofágok sejttenyészeteinek felhasználásával.

A különféle sejttenyésztési kísérletekben az egér makrofágokat RANKL-lel stimulálták, hogy kiváltsák az oszteoklasztok differenciálódását, és nyomon követték a tenyészet evolúcióját. Először is, a tudósok azt találták, hogy a Cpeb4 gén expressziója, és ennek következtében a Cpeb4 fehérje mennyisége megnőtt az oszteoklasztok differenciálódása során. Ezután immunfluoreszcens mikroszkóppal vizualizálták a Cpeb4 sejten belüli elhelyezkedésének változásait. Azt találták, hogy a Cpeb4 a citoplazmából a sejtmagokba mozog, miközben sajátos formákat mutat be (az oszteoklasztok hajlamosak összeolvadni, és több maggal rendelkező sejteket alkotnak). Ez azt jelzi, hogy a Cpeb4 oszteoklaszt-differenciálódáshoz kapcsolódó funkciója valószínűleg a magokon belül történik.

Annak megértéséhez, hogy a RANKL-stimuláció miként okozza ezt a Cpeb4-relokalizációt, a tudósok szelektíven „gátoltak” vagy elnyomnak néhány olyan fehérjét, amelyek „lefelé” vesznek részt a stimuláció által kiváltott intracelluláris jelátviteli útvonalakban. Két utat jelöltek meg a folyamathoz szükségesnek. Mindazonáltal további kísérletekre lesz szükség ahhoz, hogy teljes mértékben megismerjük a lezajló események sorrendjét és az összes érintett fehérjét.

Végül Dr. Hayata és csapata bebizonyította, hogy a Cpeb4 feltétlenül szükséges az oszteoklasztok kialakulásához olyan makrofág tenyészetekkel, amelyekben a Cpeb4 aktívan kimerült. Ezekben a tenyészetekben a sejtek nem differenciálódtak tovább, hogy oszteoklasztokká váljanak.

Összességében az eredmények ugródeszkát jelentenek az oszteoklasztképzésben szerepet játszó sejtmechanizmusok megértésében. Dr. Hayata megjegyzi: „Tanulmányunk rávilágít az RNS-kötő fehérje, a Cpeb4 fontos szerepére, mint az oszteoklasztok differenciálódásának pozitív „befolyásolója”. Ez lehetővé teszi számunkra a csont- és ízületi betegségek kóros állapotainak jobb megértését, és hozzájárulhat a főbb betegségek, például a csontritkulás és a rheumatoid arthritis terápiás stratégiáinak kidolgozásához.” Remélhetőleg az oszteoklasztok képződésének mélyebb megértése, amelyet ez a tanulmány elősegít, végső soron a fájdalmas csont- és ízületi betegségekkel küzdő emberek életminőségének javulását eredményezi.

A Tokiói Tudományegyetemről
A Tokiói Tudományegyetem (TUS) jól ismert és elismert egyetem, Japán legnagyobb tudományos szakirányú magánkutató egyeteme, négy campusszal Tokió központjában és annak külvárosában, valamint Hokkaidóban. Az 1881-ben alapított egyetem folyamatosan hozzájárult Japán tudományos fejlődéséhez azáltal, hogy a tudós iránti szeretetet meghonosította a kutatókban, a technikusokban és az oktatókban.
„A tudomány és a technológia megteremtése a természet, az emberek és a társadalom harmonikus fejlődése érdekében” küldetésével a TUS az alapismeretektől az alkalmazott tudományig sokféle kutatást végzett. A TUS multidiszciplináris megközelítést alkalmazott a kutatás területén, és intenzív tanulmányokat végzett a mai legfontosabb területeken. A TUS egy meritokrácia, ahol a tudomány legjobbjait ismerik el és ápolják. Japánban ez az egyetlen magánegyetem, amely Nobel-díjas és Ázsia egyetlen magánegyeteme, amely a természettudomány területén Nobel-díjasokat állított elő.

Tadayoshi Hayata docensről, a Tokiói Tudományos Egyetemről
Dr. Tadayoshi Hayata 2018 óta a Tokiói Tudományegyetem Gyógyszertudományi Karának Molekuláris Farmakológiai Tanszékének docense és vezető kutatója. Laboratóriuma a csontanyagcserére, a sejtdifferenciálódásra, a molekuláris farmakológiára és hasonló területekre összpontosít, hogy megértse a csont- és ízületi betegségek természetét és megtalálja a terápiás célpontokat. Dr. Hayata több japán társasággal és az Amerikai Csont- és Ásványkutató Társasággal is kapcsolatban áll. Több mint 50 eredeti cikket publikált, és több mint 150 előadást tartott tudományos konferenciákon. Emellett csontritkulással kapcsolatos kutatásai többször is eljutottak a japán újságokba.

Finanszírozási információk
Ezt a tanulmányt a JSPS KAKENHI [támogatási szám: 18K09053] támogatta; Nanken-Kyoten, TMDU (2019); a Nakatomi Alapítvány; Astellas kutatási támogatás; Pfizer akadémiai hozzájárulás; Daiichi-Sankyo akadémiai hozzájárulás; Teijin Pharma Akadémiai hozzájárulás; Eli Lilly japán tudományos hozzájárulás; Otsuka Pharmaceutical Academic Hozzájárulás; Shionogi akadémiai hozzájárulás; Chugai Pharmaceutical Akadémiai hozzájárulás.