Epigenetika nabízí nové strategie léčby závažných onemocnění

Epigenetika je relativně nová vědní oblast, která se zabývá dědičnými změnami v buňkách, jež nesouvisí s klasickou genetikou, tedy nejsou způsobeny změnou kódu v DNA. Typickým příkladem epigenetických procesů jsou vývojově-specifické děje, ke kterým dochází v průběhu diferenciace buněk při vytváření tkání. Epigenetické procesy se podílejí na vzniku a rozvoji řady závažných onemocnění, včetně zhoubných a degenerativních chorob. Proto je epigenetika velmi perspektivním oborem, s velkým terapeutickým potenciálem v klinické medicíně.

Molekulárním základem epigenetiky jsou chemické modifikace chromatinu, tj. látky, která se nachází v jádře buňky a je tvořena proteiny (zejména histony) a DNA. Zásadní epigenetické modifikace se nacházejí na histonu H3 (obr. 1). Acetylace daného histonu v určité oblasti chromatinu způsobují jeho rozvolnění a tím jeho zpřístupnění pro přečtení informace v DNA a následnou syntézu proteinů. Jestliže dojde k odstranění acetylací a k navázání metylových skupin, dojde ke kondenzaci chromatinu. Kondenzované formě chromatinu se říká heterochromatin a geny v něm obsažené nejsou v buňkách funkční. Rozvolněnému chromatinu se říká euchromatin. Změna stupně rozvolnění (kondenzace) chromatinu může vyvolat závažné onemocnění.

Výzkumem v oblasti epigenetiky se v ČR zabývá několik skupin, z nichž převážná většina pracuje v BFÚ AV ČR, v. v. i., v Brně. Jsou to zejména skupiny doc. E. Bártové, dr. M. Falka a dr. A. Kovaříka. Jedním z mezinárodních projektů, na jehož řešení se podílí skupina doc. E. Bártové, je celoevropský projekt COST TD09/05 s názvem Epigenetics: From Bench to Bedside. Projekt je podporován EU a sdružuje vědce z 24 zemí celé Evropy. První workshop tohoto konsorcia byl organizován v BFÚ v roce 2010. Cílem workshopu bylo navržení společných experimentů a výměna vzájemných zkušeností v oboru epigenetiky. Velká část členů EU projektu se zaměřuje na syntézu nových inhibitorů epigenetických procesů, které by mohly mít značný klinický význam v protinádorové terapii. Několik inhibitorů je již ve fázi preklinických studií. Skupina doc. E. Bártové se zabývá strukturou a funkcí chromatinu a epigenetickými procesy v jádrech lidských buněk. V rámci EU projektu tato skupina analyzuje několik inhibitorů epigenetických procesů na vybraných buněčných liniích nádorových buněk a tím navazuje na předcházející úspěšně ukončené projekty Center základního výzkumu (LC 535, LC 06027), v nichž byl výzkum zaměřen také na epigenetiku, např. na mechanismus působení Vorinostatu, inhibitoru deacetylace, který byl již úspěšně testován u celé řady onkologických onemocnění, jako je rakovina plic, glioblastom, mnohočetný myelom a další.

Epigenetický výzkum bude pokračovat i v Projektu excelence P302/12/G157, který je národním projektem plánovaným na 7 let, koordinovaným BFÚ (doc. S. Kozubkem). Tento projekt propojuje nejlepší české týmy pracující v jedné z nejaktuálnějších oblastí vědy, v oblasti biologie buněčného jádra, funkce genomu a epigenomu, organizace a dynamiky chromatinu/chromozomů. Projektu excelence se účastní kromě BFÚ AV ČR (skupiny doc. E. Bártové a dr. M. Falka) také 1. LF UK (prof. I. Raška a prof. K. Michalová) a FI a LF MU (prof. M. Kozubek a prof. P. Dvořák). V projektu je akcentován výzkum v oblasti epigenetiky lidských kmenových buněk ve vztahu ke kancerogenezi. Epigenetické inhibitory, ke kterým výzkum směřuje, jsou vysoce účinné látky s výrazným protinádorovým působením, jejichž působení je velmi specifické a vedlejší účinky jsou podstatně slabší než u chemoterapeutik.