- Opracowane przez nas markery będą mogły być wykorzystywane m.in. do testów diagnostycznych, które umożliwią szybsze wykrycie danej choroby – mówi szef projektu prof. Marcin Drąg z Wydziału Chemicznego PWr.

Enzymy proteolityczne (proteazy, peptydazy) to grupa enzymów, które rozcinają wiązania peptydowe i rozbijają białka na prostsze elementy - peptydy i aminokwasy. Jak wyjaśnił prof. Drąg, u ludzi proteazy stanowią grupę ok. 700 zidentyfikowanych do chwili obecnej enzymów. - Są one odpowiedzialne za kontrolę wszystkich ścieżek metabolicznych, czyli praktycznie za kontrolę wszystkiego, co prowadzi do tego, że nasz organizm jest w stanie żyć, przeżyć i normalnie funkcjonować - podkreślił naukowiec.

Ich nieprawidłowe działanie prowadzi do powstania w organizmie stanów chorobowych. - Problem pojawia się wtedy, kiedy te enzymy umykają kontroli i normalnemu funkcjonowaniu. Wtedy zaczynają być zaangażowane w wiele procesów chorobotwórczych. Praktycznie wszystkie choroby cywilizacyjne są właśnie w dużym stopniu oparte o złe funkcjonowanie enzymów proteolitycznych - dodał.

Wśród tych chorób są wszystkie typy nowotworów (w każdym typie nowotworu można znaleźć protazy, które źle funkcjonują), cukrzyca (w przypadku której jedne ze skuteczniejszych obecnie leków dotyczą proteaz), a także choroby neurodegeneracyjne, oraz zakażenia bakteryjne i wirusowe.

- I tak na przykład kluczowymi enzymami w detekcji i obrazowaniu nowotworów są proteazy z rodziny katepsyn, natomiast w przypadku procesów przerzutowania bardzo ważną funkcję pełnią matrycowe metaloproteazy -2 oraz -9. Inną, istotną z medycznego punktu widzenia klasą enzymów zaangażowaną w procesy nowotworzenia są enzymy deubikwitynujące – dodał naukowiec.

W ramach swojego projektu wrocławscy naukowcy chcą stworzyć możliwie najczulsze markery do obrazowania indywidualnych enzymów proteolitycznych, które będą wybitnie selektywne tylko wobec konkretnego enzymu, a nie całej ich grupy.

Naukowcy chcą wykrywać aktywność jednego enzymu. - Jest to ważne z tego względu, że bardzo często dany enzym należy do rodziny proteaz, natomiast tylko on uczestniczy w rozwoju danej choroby. I my chcemy śledzić tylko jego funkcje, natomiast nie chcemy śledzić funkcji innych enzymów - zaznaczył prof. Drąg.

Jego zdaniem obecnie nie ma narzędzi, które praktycznie pozwoliłyby wykonywać te czynności, istnieje bowiem zaledwie kilka klas związków, które są blisko tego, ale nie mają praktycznego zastosowania. - My będziemy się starali stworzyć takie markery, które będą specyficznie wyłącznie dla danego enzymu - dodał.

Zdaniem prof. Drąga opracowane markery będzie można wykorzystywać w medycynie przede wszystkim do testów diagnostycznych, czyli do szybkiej detekcji danej choroby. - Kiedy dana proteaza jest np. wydzielana do krwi, to często nie wiemy, że dana choroba się rozwija, bo jest ona w bardzo wczesnym stadium. Natomiast za pomocą naszych markerów będziemy mogli powiedzieć, że coś złego dzieje się w organizmie - wyjaśnił prof. Drąg.

Wrocławscy naukowcy chcą opracować markery zawierające grupy fluorescencyjne, które powodować będą "podświetlanie" chorobowo zmienionych komórek. Zdaniem prof. Drąga mogą one znaleźć także praktyczne zastosowanie np. w operacjach onkologicznych.

- Za pomocą takich markerów będziemy mogli oznaczyć np. komórki nowotworowe, co będzie mogło znaleźć zastosowania np. w chirurgii przy selektywnym usuwaniu nowotworów. Będziemy w stanie "podświetlić" tylko komórki nowotworowe i chirurg będzie je mógł dosyć selektywnie wyciąć - podkreślił naukowiec.

Projekt, który ma stworzyć technologię projektowania selektywnych markerów do obrazowania enzymów proteolitycznych, zaplanowano na trzy lata, choć badania nad markerami potrwają zapewne o wiele dłużej. - Natomiast sądzimy, że podwaliny, które wymagają stworzenia całej technologii, zrobimy w okresie trzech lat - podsumował badacz.

Prof. Marcin Drąg w latach 2005-2008 przebywał na stażu w The Burnham Institute for Medical Research w Kalifornii. Po powrocie rozpoczął samodzielne badania w zakresie chemii biologicznej z wykorzystaniem chemii kombinatorycznej, przy użyciu nienaturalnych aminokwasów w badaniu enzymów proteolitycznych. Badacz jest m.in. laureatem programów START oraz FOCUS, a obecnie TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej oraz konkursów Harmonia i Opus organizowanych przez Narodowe Centrum Nauki.

Projekt badawczy "Wyzwania w projektowaniu selektywnych markerów do obrazowania enzymów proteolitycznych" otrzymał 3,5 mln zł dofinansowania z program TEAM Fundacji na rzecz Nauki Polskiej.