Kolagen typu 5 jako biomarker ryzyka niewydolności nerek – nowe podejście medycyny precyzyjnej

Zespół badaczy z University of California, Los Angeles (UCLA), prowadząc eksperymenty na modelach mysich oraz analizując dane genetyczne ludzi, odkrył istotny czynnik wpływający na poziom bliznowacenia nerek po uszkodzeniu. Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Science Translational Medicine. Odkrycie to otwiera drogę do zastosowania medycyny precyzyjnej w celu zahamowania postępu przewlekłej choroby nerek (CKD).

Centralnym punktem badań okazała się rola kolagenu typu 5 — rzadkiego składnika tkanki bliznowatej — w rozwoju włóknienia nerek. Naukowcy wykazali, że eksperymentalna terapia oparta na hamowaniu jednego z receptorów może skutecznie przeciwdziałać rozwojowi niewydolności nerek u osób z podwyższonym ryzykiem.

Przewlekła choroba nerek: skala problemu i mechanizmy patofizjologiczne
Przewlekła choroba nerek to postępujące schorzenie mogące wynikać m.in. z cukrzycy, nadciśnienia tętniczego oraz kamicy nerkowej. Obecnie dotyka ponad 1 na 7 dorosłych w USA i około 800 milionów osób na świecie. W zaawansowanych stadiach choroby dochodzi do znacznego włóknienia i utraty zdolności filtracyjnych nerek, co kończy się koniecznością dializoterapii lub przeszczepu narządu.

„Włóknienie jest jednym z najsilniejszych predyktorów niewydolności nerek, ale nie wiedzieliśmy, dlaczego u niektórych pacjentów rozwija się ono bardziej intensywnie niż u innych” – powiedział dr Arjun Deb, autor korespondencyjny badania oraz członek Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research przy UCLA. „Nasze dane wskazują, że różnice w ekspresji kolagenu typu 5 wyjaśniają tę zmienność, a ocena ekspresji tego białka może pozwolić na identyfikację osób szczególnie narażonych”.

Kolagen typu 5 jako kluczowy regulator architektury blizn
Wcześniejsze badania dr. Deba dotyczące zawału serca wykazały, że myszy pozbawione zdolności do produkcji kolagenu typu 5 wykazują nasilone włóknienie mięśnia sercowego. Kontynuując te obserwacje, badacze przeanalizowali dane genetyczne z UK Biobank, obejmujące ponad 1,5 miliona uczestników. Wykazano silną korelację pomiędzy ekspresją genu Col5a1 (kodującego kolagen typu 5) a ryzykiem rozwoju przewlekłej choroby nerek.

Eksperymenty na myszach potwierdziły, że osobniki o niskiej ekspresji Col5a1 były bardziej podatne na rozwój włóknienia i szybciej osiągały stadium niewydolności nerek. Kolagen typu 5 okazał się kluczowy dla organizacji włókien kolagenowych — podobnie jak nici tkające materiał, jego obecność zapewniała strukturę i wytrzymałość tkanki bliznowatej.

W przypadku braku tego kolagenu, powstająca blizna jest niestabilna i chaotyczna, co aktywuje integryny αvβ3 — receptory fibroblastów, które „wyczuwają” osłabioną tkankę i inicjują produkcję dodatkowego kolagenu, pogłębiając proces patologicznego włóknienia.

Cilengityd jako celowana interwencja terapeutyczna
Badacze postanowili zbadać możliwość zahamowania aktywności integryn. W tym celu wykorzystali cilengityd — lek opracowany pierwotnie jako terapia przeciwnowotworowa, który przeszedł badania kliniczne i został uznany za bezpieczny, choć nieskuteczny w leczeniu nowotworów.

Podanie cilengitydu myszom o niskiej ekspresji Col5a1 doprowadziło do znacznej redukcji włóknienia i spowolnienia postępu choroby nerek. Co istotne, lek ten nie wpływał na myszy z prawidłową ekspresją genu, co podkreśla jego potencjał jako terapii celowanej dla pacjentów z predyspozycją do szybkiego rozwoju choroby.

„To szansa na ponowne wykorzystanie substancji uznanej przez FDA za bezpieczną w zupełnie nowym wskazaniu klinicznym” – zauważył Deb.

Perspektywy kliniczne i biomarkery ryzyka
Zespół badaczy pracuje obecnie nad opracowaniem testu krwi oceniającego poziom Col5a1 u pacjentów z przewlekłą chorobą nerek. Celem jest ustalenie wartości progowej umożliwiającej identyfikację osób szczególnie zagrożonych progresją choroby.

„Choroba nerek rozwija się powoli, co stwarza szansę na interwencję. Kluczowe jest jednak zidentyfikowanie pacjentów z przyspieszonym przebiegiem i potrzebą terapii zastępczej” – podkreślił Deb. „Prosty test krwi na poziom kolagenu typu 5 może wskazać osoby, które skorzystają z leczenia cilengitydem”.

Zespół planuje również zbadanie, czy mechanizmy związane z kolagenem typu 5 odgrywają rolę w rozwoju włóknienia wątroby i naczyń krwionośnych — struktur szczególnie narażonych na choroby związane z bliznowaceniem.

Należy zaznaczyć, że stosowanie cilengitydu w terapii włóknienia u ludzi nie zostało jeszcze zatwierdzone przez FDA. Metoda terapeutyczna została objęta zgłoszeniem patentowym przez UCLA Technology Development Group w imieniu The Regents of the University of California.

Źródło: Science Translational Medicine