Par soli tuvāk smagu slimību ārstēšanai

Latvijas Organiskās sintēzes institūts ar Eiropas Ekonomikas zonas (EEZ) finanšu instrumenta grantu shēmas „Akadēmiskie pētījumi” atbalstu 2010. gadā īstenoja projektu „Amilolīdu veidošanās mehānismu molekulārā modelēšana”.

Dr. Inta Liepiņa, pojekta vadītāja:

Ideja pētīt amiloīdus radās, kad 1998. gadā 25. Eiropas Peptīdu simpozijā Budapeštā ieraudzīju kādu plakātu par amiloīdu pētījumiem. Mani ieintriģēja fakts, ka dažādi cilvēka organisma proteīni var atlocīties no savas bioloģiski aktīvās konformācijas  (telpiskās formas) un saķept pēc viena principa būvētās nešķīstošās fibrillās, kas aizņem šūnu vietu vai iespraucas starp tām un bloķē sakarus, radot tādas smagas slimības kā Alcheimera slimība, Parkinsona slimība, Hungtintona slimība, 2. tipa diabēts, Kreicfelda-Jakoba slimība jeb spongioformā encefalopātija (govju transmisīvā sūkļveida encefalopātija jeb govju trakumsērga). Amiloido fibrilu veidošanās alfabēts vēl nav uzrakstīts, un pašlaik pasaule jau kādus desmit gadus skrien tam pakaļ un to izmisīgi meklē. Viss izrādījies sarežģītāk nekā sākumā likās. Pa kripatiņai tiek vākti fakti, likumsakarības par amiloidu veidošanos, un tas, kuram palaimēsies „uzlikt punktus uz i”, būs laimīgs un slavens.

Pētījuma norise 

Projektā veicām dažādas izcelsmes amiloīdu veidošanās mehānismu pētījumus ar molekulu modelēšanas, molekulu dinamikas palīdzību. Tika pētīti amilīna amiloīdi, reversā amilīna amiloīdi, amilīna sajauktās sekvences amiloīdi, amiloīda beta (Abeta) proteīna amiloīdi, gelsolīna amiloīdu veidošanās mehānisms, prionu proteīns. Mēs meklējām tos elementus, kas nosaka amiloīdu veidošanos, molekulu pašasamblēšanos – kopā savākšanos, saķepšanu.

Pētījums noritēja gadu. Tajā tika iesaistīti pieci dalībnieki no Latvijas un trīs kolēģi no Polijas un Francijas - no Gdaņskas universitātes un Bordo 2 universitātes. Notika sadarbība ar kolēģi no Spānijas - Barselonas Autonomās universitātes. Barselonas Autonomā universitātē tika veikti fizikālķīmiskie eksperimenti, Bordo 2 universitātē tika sintezēts Abeta proteīna inhibitors, Gdaņskas universitātes kolēģi bija iesaistīti molekulu modelēšanā.

Tā kā projektā bija iesaistījusies Gdaņskas universitāte, mēs varējām lūgt Gdaņskas Akadēmisko Skaitļošanas centru piešķirt projektā iesaistītajiem dalībniekiem lietotājvārdus un iespēju veikt aprēķinus uz ātrdarbīga datoru klāstera (klāsterī datori saslēgti paralēli, t.i., vairāki datori vienlaicīgi risina vienu uzdevumu). Tas bija ļoti būtiski projekta izpildē, jo viena no galvenajām projektā izmantotajām metodēm bija molekulu dinamika, un tas nozīmē lielu, sarežģītu molekulu sistēmu simulāciju uz datoriem. Katram sistēmas molekulu atomam jāaprēķina koordinātes un ātrums, ko reģistrē ik pa puspikosekundei (10-12 sekunde). Molekulu sistēmās ir simtiem tūkstošu atomu, un sistēmas tiek simulētas nanosekunžu (10-9 sekunde) līmenī.

Par projekta līdzekļiem tika iegādāti datori un diski, lai varētu sagatavot molekulu sistēmas, ko sūtīt rēķināties uz datorklāstera, un lai uz Gdaņskas datorklāstera iegūtos liela apjoma rezultātus varētu apstrādāt šeit, Rīgā, un varētu izveidot atkal jaunas sistēmas, ko sūtīt rēķināties uz Gdaņskas klāstera. Par projekta līdzekļiem tika samaksāta molekulu modelēšanas programmas MOE licence.

Projekta rezultāti

Pētījuma rezultāts ir amiloīdu veidošanās mehānismu skaidrojums, kā arī secinājums par amiloīdu veidošanās iespējām peptīda, reversā peptīda un sajauktas sekvences peptīda gadījumā amilīnam, kas būtu kā viens ķieģelītis grāmatā par amiloīdu veidošanās teoriju. Amiloīdu veidošanās mehānismus varēs praktiski izmantot, lai veidotu amiloidozes inhibitorus - molekulas, kas piesaistās pie amiloīda un aptur tālāku amiloīdu fibrillas augšanu.

Lai izmantotu šos pētījumus, nepieciešams darbu turpināt. Amiloīdu veidošanās mehānismus varēs praktiski izmantot, lai veidotu amiloidozes inhibitorus - molekulas, kas piesaistās pie amiloīda un aptur tālāku amiloīdu fibrillas augšanu. Tie būs jauna tipa medikamenti pret Alcheimera slimību, pret otrā tipa diabētu, pret Somu ģimenes amiloidozi, pret Kreicfelda-Jakoba slimību jeb spongioformām encefalopātijām, (govju transmisīvā sūkļveida encefalopātija jeb „govju trakumsērga”). Amiloīdu veidošanās mehānismus varēs izmantot jaunu, pašsavācošos (self-assambling) biomateriālu veidošanā. Šādus biomateriālus varētu lietot kā ātros audu aizstājējus krīzes situācijās. Lai nonāktu līdz medikamentiem vai biometriāliem, šie amiloīdu veidošanās mehānismu, amiloīdu inhibotoru pētījumi jāturpina. Ja Latvijā atradīsies finansējums turpmākajiem pētījumiem, tad medikaments vai biomateriāls būs Latvijas valsts īpašums, ja ne – tad rezultātus izmantos Spānija vai Francija.

EEZ finansējums – būtisks atbalsts pētījuma veikšanai

EEZ Akadēmisko pētījumu programmas finansējums bija ļoti būtisks, jo tas deva iespēju strādāt uz moderniem datoriem mūsdienu līmenī. Pateicoties šim finansējumam, mēs ieguvām pieeju Gdaņskas Akadēmiskā datorcentra resursiem, kā arī varējām iegādāties lokālo datortehniku un apmaksāt nepieciešamās programmatūras MOE licenci un algas. Bez finansējuma šos pētījumus veikt nebūtu iespējams. Pateicoties EEZ finansējumam mēs varējām piedalīties 12. Neapoles Bioaktīvo Peptīdu konferencē, 31. Eiropas Peptīdu simpozijā Kopenhāgenā, Šūnu caururbjošo peptīdu satelītsimpozijā Kopenhāgenā, kur prezentējām projektā iegūtos rezultātus.

Es novēlu, lai EEZ Akadēmisko pētījumu programma finansētu savu projektu turpinājumus! Lai nav tā, ka projektā iegūtie rezultāti, iestrādnes iegulst plauktā tāpēc, ka nav vairs finansējuma un nav iespējams pētījumu turpināt. Lai nākamo projektu veicējiem būtu iespējams par projekta līdzekļiem samaksāt normālas algas, pirkt darbam nepieciešamos materiālus, iekārtas, braukt uz konferencēm, braukt pie sadarbības partneriem un arī lai būtu iespējams par projekta līdzekļiem uzaicināt sadarbības partnerus darba vizītēs Rīgā.