Подобрено лечение на блистери за EBS

Изследователите са забелязали, че генетичните промени при EBS променят производството на протеини, които изграждат ядрото във всяка клетка. Ядрото е контейнер за хромозомите на клетката и е увредено в тези клетки – под микроскоп изглежда с неправилна форма. Това изглежда кара клетките да се държат така, сякаш са постоянно увредени. Те не са в състояние да реагират адекватно, като произвеждат протеини, които са необходими, когато кожата е допълнително увредена или възпалена. В допълнение към механичната/структурна уязвимост на кожата при EB, тази потенциално намалена способност за възстановяване на рани може да бъде насочена към подобряване на симптомите.

През първата година от този проект изследователите са отгледали кожни клетки от хора с EBS, както и са променили кожни клетки, които вече растат добре в лабораторията, за да ги накарат да се държат като клетки от хора с EBS. Те са използвали тези клетки, за да моделират заздравяването на рани, като са видели колко време им отнема да затворят драскотина в слой от растящи клетки. Първоначалните проучвания са идентифицирали разлики в клетките на EBS в сравнение с нормалните клетки и следващият етап от проекта ще види дали леченията могат да обърнат тези разлики и да подобрят работата на тези клетки в модела за зарастване на рани.

Изследователите представиха проекта си като a плакат през април 2024.

Водещ изследовател:

Проф. Джон Конъли е лидер в кожната механобиология и клетъчното механично усещане. Неговата лаборатория използва набор от in vitro модели, за да анализира механизмите, чрез които кожните клетки усещат и реагират на механични сигнали и ролята на тези сигнали за здравето и заболяванията на кожата.

Съизследователи:

Проф. Дейвид Келсал е експерт по човешки генетични кожни заболявания. Неговата лаборатория използва геномни и клетъчно-биологични методи за изследване на патогенезата на човешките кожни заболявания.
Проф. Julien Gautrot е експерт по биоматериали и неговата лаборатория разработва нови материали за доставка на клетки и гени. Освен това той има опит в технологията орган-върху-чип и екипът му е проектирал нови системи за моделиране на кожата и механично задействане.

Сътрудничество:

Проф. Адриан Хегерти, Университет на Бирмингам.

„Тези проучвания ще бъдат първата стъпка в разработването на нов подход към лечението на EBS и ще положат основите за превръщането на тези терапии в полза за пациентите.“

– проф. Джон Конъли

Заглавие на безвъзмездната помощ: Насочване към епигенетична генна регулация при епидермолиза булоза симплекс

Булозна епидермолиза симплекс (EBS) е рядко генетично кожно заболяване, причинено от кератинови мутации в епидермиса, което от раждането води до крехка кожа, склонна към болезнени мехури. Понастоящем няма лечение за EBS и новите терапии за промяна на тежестта на заболяването имат потенциала да осигурят големи ползи и да подобрят качеството на живот на децата и семействата, страдащи от това заболяване. Скорошни проучвания от нашата лаборатория идентифицираха различни промени и в ядрата на клетките с кератинови мутации, което ни накара да предположим, че ядрената структура и ДНК организацията допринасят за симптомите и тежестта на EBS. Освен това предлагаме използването на съществуващи съединения, известни като „епигенетични инхибитори“, които регулират опаковането на ДНК в ядрото, да има потенциала да коригира ядрената структура в EBS кератиноцитите и да подобри възстановяването на мехури. Следователно този проект има за цел да характеризира промените на молекулярно ниво в ядрената организация, причинени от EBS мутации и да извърши първоначално тестване на избран панел от епигенетични инхибитори, за да види дали те могат да подобрят заздравяването на рани и разрешаването на мехури в лабораторията. Тези проучвания ще бъдат първата стъпка в разработването на нов подход към лечението на EBS и ще положат основите за преобразуването на тези терапии в полза на пациентите. Следващите стъпки след това проучване ще бъдат да се изберат най-ефективните лекарства и да се пренесат към по-нататъшни тестове и клинични изпитвания.

Епидермолиза булоза симплекс (EBS) е рядко кожно заболяване с образуване на мехури, причинено от генетични мутации в кератините на епидермиса. Въпреки че цялостното механично въздействие на тези кератинови мутации върху чупливостта на кожата и образуването на мехури е добре установено, ефектите върху вътреклетъчните биохимични сигнални пътища и възпалителните реакции остават неясни. Следователно този проект има за цел да анализира ефектите от мутациите, причиняващи EBS, върху стрес реакциите на кератиноцитите и възпалението.

Към днешна дата сме генерирали нови кератиноцитни клетъчни линии, които експресират кератин 14 (K14) с две различни мутации, за които е известно, че причиняват EBS, и сме наблюдавали поразителни промени в ядрата на тези клетки, които показват деформирани и неправилно оформени ядра с променена експресия на ключови протеини на ядрената обвивка. Също така открихме, че тези клетки имат повишена базова експресия на ключови протеини за стрес отговор и не успяват да повишат регулацията на тези протеини в отговор на външни стресори, като ултравиолетова радиация. По-нататъшното профилиране на генната експресия разкри връзки с нарушена експресия на растежни фактори и цитокини в кератиноцитите на EBS. Заедно тези открития сочат към потенциален сигнален път, при който ядрената деформация в EBS клетките задейства конститутивна експресия на протеини за стрес отговор и нарушена възпалителна сигнализация. Тези открития допълнително показват, че освен че е механично по-слаб, епидермисът на пациентите с EBS може да има нарушен капацитет за стрес реакции и възстановяване на тъканите. По този начин, насочването към този път може да бъде потенциална стратегия за подобряване на заздравяването на рани при пациенти с EBS, но са необходими допълнителни изследвания, за да се потвърдят тези механизми.

В предишни наши проучвания наблюдавахме, че кератиноцитите с мутации, причиняващи EBS, показват променена експресия на ядрената ламина, която е ключов регулатор на ядрената структура и организацията на генома. Тези открития ни накараха да предположим, че кератиноцитите с EBS имат променена ядрена архитектура, която влияе върху генната експресия и патогенезата на заболяванията. Общата цел на предложения проект беше да се определят последиците от мутациите на кератина, причиняващи EBS, върху ядрената архитектура и епигенетичната генна регулация. Освен това, ние си поставихме за цел да проучим дали модулацията на генната експресия с епигенетични инхибитори...

Работният план включваше три основни цели/задачи:

1. Създайте 3D HSE модел на EBS с контролирано механично задействане на напрежението.

2. Оценете панел от епигенетични инхибитори за насърчаване на заздравяването на рани в рамките на 3D модела на EBS.

3. Изследвайте епигенетичните и генно-регулаторните механизми на действие на избрани инхибитори.

Четвърта нова цел е добавена към проекта след скорошни открития, че ядрената деформация и крехкост са замесени в активирането на пътя cGAS-STING, който усеща цитозолната ДНК и задейства експресията на възпалителни гени, като интерферони тип I:

 4. Изследвайте променените възпалителни и стресови реакции в кератиноцитите на EBS.

(От доклада за напредъка, юли 2025 г.)

Общата цел на този проект е да се разбере как епидермолизата булоза симплекс (EBS) влияе на генната експресия в кератиноцитите и да се изследва дали определен клас лекарства, известни като „епигенетични инхибитори“, може да помогне за коригиране на генната експресия и да помогне за насърчаване на заздравяването на мехури при EBS. Специфичните цели на проекта са първо да се характеризира как генната регулация се променя в EBS клетките и да се определи ролята на епигенетичните фактори, което се отнася до това как ДНК е опакована вътре в ядрото. След това планираме да проучим как лечението с панел от различни епигенетични инхибитори влияе върху зарастването на рани и 3D тъканната структура, като използваме нашите инженерни модели на кожата в лабораторията.

През първата година от проекта ние се съсредоточихме върху създаването на ключови инструменти и оптимизирането на експерименталните протоколи за извършване на тези проучвания. Тази работа включва инженеринг на нови кератиноцитни линии с две различни кератинови мутации, за които е известно, че причиняват EBS, и техните генетично съвпадащи контроли. Сега потвърдихме, че тези клетки експресират подобни нива на мутантния и нормалния кератини и че въвеждането на мутантния кератин индуцира образуването на кератинови агрегати, както се наблюдава в кожата на пациента и култивираните клетки. Ние също така получихме нови клетъчни линии, получени от пациенти, със съвпадащи мутации и оптимизирахме условията им за култивиране и създадохме анализи за анализиране на затваряне на рани от надраскване и 3D модели на култура, използвайки всички тези клетки.

Наскоро започнахме да характеризираме ефектите на кератиновите мутации в конструираните линии върху епигенетичните фактори в кератиноцитите. Първоначалните проучвания показват, че мутациите на EBS причиняват няколко забележителни промени в структурата и организацията на ядрото в кератиноцитите. Тези констатации допринесоха добре за първата цел на проекта, характеризираща епигенетичното състояние на EBS кератиноцитите. С оптимизираните условия на култивиране и анализи, отбелязани по-горе, сега сме в добра позиция да проучим въздействието на тези епигенетични промени върху функцията на клетките и тъканите и дали те могат да бъдат модифицирани от епигенетични инхибитори, за да се подобри зарастването на рани в следващия етап от проекта. (От доклада за напредъка за 2024 г.)