Медицинската генетика напредва с големи скокове в последните години, но нашият геном все още до голяма степен остава неразкрит. По темата разговаряме със специалиста по медицинска генетика д-р Христо Иванов, д.м.
Визитка♦ Д-р Христо Иванов, д.м., e лекар със специалност „Медицинска генетика“, с над 11 години опит. Извършва генетични консултации при деца с генетични болести, аутизъм, жени преди и по време на бременност, семейства с репродуктивни проблеми, пациенти с наследствена предразположеност към различни заболявания, включително онкологични. Завършва Медицинския университет в гр. Пловдив през 2012 г. със специалност „Медицинска генетика“. През 2016 г. придобива научно образователна степен „доктор“ по генетика с дисертация на тема: „Анализ на експресионния профил на протеин кодиращи гени при пациенти с разстройство от аутистичния спектър, посредством високо специфичен количествен RT-PCR“. През 2021 г. завършва магистратура „Обществено здраве и здравен мениджмънт“. ♦ От 2015 г. е асистент в Катедра педиатрия и медицинска генетика на Медицински университет в Пловдив, а през 2017 г. става главен асистент. В момента е началник на Отделението по медицинска генетика към УМБАЛ „Св. Георги“ в Пловдив и един от основателите на МЦ „Невро Пед Ген”. |
- Д-р Иванов, защо откриването на микроРНК, за което беше присъдена Нобелова награда за медицина през 2024 г. на американците Виктор Амброуз и Гари Равкан, е толкова значимо и дори се определя като революция в медицината?
- Откриването на микроРНК се смята за революционно, защото променя фундаментално разбирането ни за генетичната регулация и отваря нови пътища за лечение на редица заболявания.
Най-значимият аспект на това откритие е потенциалът му за развитие на нови диагностични и терапевтични подходи. Изследванията показват, че манипулирането на микроРНК може да се използва за прецизно въздействие върху генетичните процеси при заболявания, което поставя основите на персонализираната медицина.
Възможността да се насочва специфична микроРНК, за да се възстанови нормалната клетъчна функция или да се блокират патогенни процеси, представлява голям пробив в медицината. Този подход обещава лечение на състояния, които досега се смятаха за нелечими, и затова откритието е определяно като истинска медицинска революция.
- Какво представлява микроРНК?
- МикроРНК (miRNA) представлява малки, некодиращи РНК молекули, които играят важна роля в регулацията на генната експресия на посттранскрипционно ниво. Те са с дължина около 20-22 нуклеотида и действат като регулатори, потискащи синтеза на протеини чрез взаимодействие с информационната РНК (иРНК). МикроРНК се свързва с иРНК, което води до нейното разрушаване или блокиране на процеса на превод (транслация) в протеин. По този начин те контролират експресията на множество гени и са ключови за правилното функциониране на клетъчните процеси.
Тези молекули са открити сравнително наскоро и се оказва, че имат съществено значение в различни биологични и патологични процеси, включително клетъчен растеж, диференциация, апоптоза (програмирана клетъчна смърт), както и в развитието на заболявания като рак, сърдечносъдови и невродегенеративни. Нарушенията в експресията или функцията на микроРНК могат да доведат до различни заболявания, което прави тези молекули обещаващи терапевтични мишени за бъдещи медицински лечения.
- Как точно може да ни помогне това откритие на практика?
- Откриването на микроРНК (miRNA) има огромен потенциал за практическо приложение в медицината, но съществуват и важни ограничения. На практика това откритие може да помогне за разработването на нови терапии за заболявания като рак, невродегенеративни болести и сърдечносъдови нарушения, чрез регулиране на генната експресия.
Например насочването към специфична микроРНК, която е нарушена при тези състояния, може да възстанови нормалната клетъчна функция или да блокира болестни процеси. МикроРНК може също да служи като биомаркер за по-ранна и точна диагностика, като промените в нивата й сигнализират за развитие на заболявания. Това позволява персонализирани терапии, при които лечението се адаптира към индивидуалния профил на пациента.
Въпреки това съществуват и трудности, свързани с факта, че една микроРНК контролира експресията на множество гени. Това множествено регулиране създава риск от непредвидени странични ефекти, тъй като промяната в една микроРНК може да засегне много различни клетъчни процеси. Терапевтичното манипулиране на микроРНК трябва да се извършва много внимателно, за да се избегнат нежелани реакции
Сложността се увеличава и от факта, че взаимодействието на микроРНК с отделни гени може да варира в различни тъкани и клетъчни типове, което затруднява разработването на точни и безопасни лечения.
Въпреки тези ограничения потенциалът на микроРНК-терапиите остава значителен, особено с напредъка на технологиите за манипулиране на микроРНК и задълбоченото разбиране на нейните регулаторни мрежи.
- Възможно ли е микроРНК да се синтезира извън организма ни, по изкуствен начин, за да се използва в терапията на определени заболявания?
- Да, микроРНК може да бъдае синтезирана по изкуствен начин извън организма и да се използва за терапевтични цели. Изследователите разработват техники за синтетични микроРНК, които имитират или инхибират естествените микроРНК в организма. Тези синтетични молекули, наречени миметици (когато имитират) или антагонисти (когато блокират), могат да бъдат използвани за възстановяване на нормалната генна регулация при заболявания като рак, фиброзни, невродегенеративни болести и сърдечносъдови нарушения.
Въпреки огромния терапевтичен потенциал има някои предизвикателства при създаването и прилагането на синтетична микроРНК в клиничната практика. Основните трудности включват разработването на ефективни методи за доставяне на тези молекули в целевите тъкани и клетки, както и избягването на странични ефекти, тъй като една микроРНК контролира множество гени.
Все пак напредъкът в нанотехнологиите и носители на лекарства (например липозоми и други наночастици) помага за подобряване на безопасността и ефективността на тези терапии. Така че синтетичните микроРНК представляват обещаващ инструмент за лечение на различни заболявания, но преди широкото им приложение е необходимо преодоляване на тези технически и биологични препятствия.
Д-р Христо Иванов
- Оказва се, че всеки от нас се сблъсква с работата на микроРНК всеки ден. Бихте ли дали примери за това?
- МикроРНК действително участва в много от ежедневните процеси в нашите тела, като изпълнява ключови регулаторни функции
Един от интересните примери е нейната роля в регулирането на изпотяването. МикроРНК контролира генната експресия, свързана с активността на потните жлези, като активира или потиска процеси, които започват или спират изпотяването. Освен това играе роля в управлението на стресовите реакции на тялото, включително и тези, които водят до изпотяване по време на физическа активност или повишена температура.
МикроРНК е ангажирана и в много други ежедневни процеси. Например участва в регулирането на съня, хранителния метаболизъм и дори когнитивните функции като памет и учене. Това става чрез контрол на гените, отговорни за тези процеси, което показва широкото влияние на микроРНК върху нормалното функциониране на организма. Нейната роля е толкова всеобхватна, че всяка клетка и орган в тялото ни зависи от точната й регулация.
- До развитието на кои заболявания може да доведе анормалното регулиране на микроРНК?
- Анормалната регулация на микроРНК (miRNA) може да доведе до развитието на много заболявания, включително рак, невродегенеративни, сърдечносъдови и автоимунни заболявания. При раковите заболявания дисрегулирани микроРНК могат да функционират като онкогени или туморни супресори. Например повишената експресия на miRNA-93 е свързана с прогресията на рак на белия дроб и на дебелото черво чрез модулиране на гени, които контролират клетъчния растеж и инвазия.
Невродегенеративните заболявания като алцхаймер и паркинсон също са свързани с дисрегулация на микроРНК. Изследвания показват, че променената експресия на miR-29b и miR-7 води до нарушаване на важни клетъчни процеси като митохондриална функция и оксидативен стрес, които играят роля в прогресията на тези болести.
Автоимунни заболявания като хашимото също са свързани с микроРНК дисрегулация. Например понижена експресия на miR-125a води до повишаване на проинфламаторни цитокини, което допринася за автоимунната реакция. Тези примери показват, че микроРНК играяе ключова роля в регулирането на клетъчните процеси, а дисрегулацията й може да доведе до различни заболявания, което прави от микроРНК важна диагностична и терапевтична цел.
- Освен откриването на микроРНК учените разкриват и ролята им в посттранскрипционната генна регулация. Какво представлява тази регулация?
- Посттранскрипционната генна регулация, в която микроРНК (miRNA) играе ключова роля, е механизъм, който контролира експресията на гените, след като вече е синтезирана информационната РНК (иРНК). Вместо да се контролира самият процес на транскрипция на ДНК в РНК, посттранскрипционната регулация влияе върху стабилността на иРНК и нейното превеждане в протеин. Това регулиране се извършва чрез свързването на микроРНК към иРНК, което води до разрушаването й или блокиране на транслацията. Така производството на специфични протеини се намалява или напълно спира.
МикроРНК регулира биологични процеси, като клетъчно делене, диференциация, метаболизъм и апоптоза (програмирана клетъчна смърт). Тя има важна роля в развитието и функционирането на различни тъкани. Посттранскрипционната регулация е особено важна, тъй като позволява бърза адаптация към промените в клетките и осигурява гъвкавост в експресията на гени.
МикроРНК (miRNA) са изключително динамична област на изследване и продължават да разкриват нови механизми, които могат да доведат до революционни открития в медицината. Сега се знае за фундаменталната роля на микроРНК в посттранскрипционната генна регулация. Последните изследвания се фокусират върху тяхното приложение в терапията на рак, невродегенеративни болести и епилепсия. Разработват се нови молекули, които използват микроРНК за регулиране на генната експресия, а техните терапевтични приложения се очаква да помогнат за лечението на труднолечими заболявания.
В същото време учените откриват нови микроРНК, които участват в развитието на различни заболявания. Мутации в гени, кодиращи микроРНК, могат да предизвикат заболявания като вродена загуба на слух, очни и скелетни разстройства. Тези открития разширяват разбирането ни за ролята им в клетъчната регулация и отварят нови възможности за терапевтични приложения, включително за лечение на инфекции.
Изследванията на микроРНК продължават да напредват, като учените все повече се насочват към разработването на нови методи за лечение чрез тяхната манипулация, което ще има последици за бъдещето на персонализираната медицина.
- Професионалните ви интереси са насочени и към фармакогенетиката като важна част от персонализираната медицина. Как прилагате този подход в практиката си и за кои пациенти е важно приложението му?
- В практиката си прилагаме фармакогенетичният подход, за да предвидим индивидуалната реакция към лекарства и да намалим риска от нежелани ефекти. Фокусирани сме в момента върху изследването на полиморфизми на DPYD гена, който кодира ензима дихидропиримидин дехидрогеназа (DPD) – ключов в метаболизма на 5-флуороурацил.
Полиморфизмите в този ген могат да доведат до намалена активност на ензима, което увеличава риска от тежка токсичност при пациенти, лекувани с 5-флуороурацил. Този медикамент се използва при пациенти с колоректален карцином. Изследването на DPYD полиморфизми позволява на онколозите да адаптират дозировката на 5-флуороурацил, като по този начин намаляват риска от сериозни странични ефекти. При пациенти, носители на мутации, които водят до намалена ензимна активност, дозата се коригира или се избира алтернативна терапия, за да се избегнат усложнения. Този подход е изключително важен за пациенти с рак, които се лекуват с флуоропиримидини, и играе решаваща роля в персонализираната медицина.
- Към какви научни проекти сте концентрирали вниманието си сега?
- В момента съм съсредоточил усилията си върху промотирането на скрининга за носителство на рецесивни заболявания, който има огромно значение за общественото здраве. Според препоръките на Американския колеж по медицинска генетика и геномика този тип скрининг е за всички, които планират бременност или вече са бременни, независимо от етническия им произход. Изследването е полезно особено за двойки с фамилна анамнеза за генетични заболявания или от определени етнически групи с повишен риск. То може да обхване над 100 автозомно рецесивни и Х-свързани генетични заболявания като муковисцидоза, спинална мускулна атрофия и болести с тежки последствия за здравето на новородените.
Скринингът е изключително важен, защото дава възможност на бъдещите родители да разберат дали са носители на генетични мутации, които могат да предизвикат сериозни заболявания при децата им. Това знание позволява по-информиран избор за репродуктивно планиране, включително възможности като предимплантационна генетична диагностика или пренатални изследвания. Чрез този подход можем да намалим заболеваемостта и смъртността от генетични заболявания, което е от голяма полза за обществото.
Милена ВАСИЛЕВА
