În
doar 20–30 de ani, noile tehnologii de analiză a acizilor nucleici (descrise în
articolul anterior), dublate de noi metode de studiu al proteinelor, au generat
consecinţe majore pentru teoria şi practica medicală. Restructurându-şi
elementele sale fundamentale, prin introducerea anatomiei şi fiziologiei
genice, şi înlocuind nivelul „clasic“ de analiză celulară cu studiul
moleculelor complexe, medicina anilor ’90 a devenit, în mare măsură, o medicină moleculară. Evident, nu s-a
renunţat la stetoscop sau explorări biologice şi/sau imagistice şi nici la
bisturiu ori alte instrumente mânuite de inteligenţa şi priceperea medicilor.
Dar fiziopatologia bolilor se rescrie la nivel de molecule, diagnosticul
genotipic sau molecular devine mai performant, iar noile clase de medicamente,
care „ţintesc“ moleculele implicate în patogenia bolilor, sunt tot mai eficace.
În aceste condiţii, medicul practician este obligat să-şi actualizeze cunoştinţele
pentru a înţelege, stăpâni şi utiliza corect noile achiziţii ale medicinii
moleculare. Intenţia noastră în această prezentare este doar de a motiva
necesitatea schimbării de atitudine.
Cele
mai importante realizări ale medicinii moleculare s-au înregistrat în domeniul fiziopatologiei celulare şi al elucidării mecanismelor moleculare de
producere a bolilor. Vom menţiona, sintetic, doar câteva descoperiri (încununate
cu premii Nobel) care au permis înţelegerea mecanismelor fundamentale de funcţionare
a celulelor şi a dereglării lor în diferite stări patologice: controlul genetic
şi epigenetic al sintezei şi funcţiei proteinelor; descifrarea mecanismelor de
comunicare intercelulară; 
descoperirea semnalelor, căilor şi mecanismelor ce
controlează proliferarea celulară, senescenţa şi moartea celulară programată;
controlul genetic al diferenţierii celulare (din celule stem) şi morfogenezei
diferitelor organe, din cursul dezvoltării embrionare precoce; organizarea şi
funcţionarea sistemului imun.
Într-o
perioadă scurtă de timp s-au obţinut progrese deosebite în descifrarea patogeniei moleculare a unor boli monogenice frecvente în
populaţie (fibroza chistică, hipercolesterolemia familială, boala polichistică
renală etc.) şi ulterior a multor boli comune, multifactoriale, ale adultului
(cancerul, boala coronariană, diabetul zaharat, hipertensiunea arterială etc.)
– cu efecte majore în tratamentul lor.
Una din cele mai surprinzătoare descoperiri
este fenomenul de heterogenitate:
unele boli diferite etiopatogenic pot determina acelaşi fenotip clinic; în
acest caz, diagnosticul clinic este în fond „o etichetă“ comună unor afecţiuni
variate care, evident, vor avea tratamente diferite. Exemplul hemofiliei A
(prin deficit de factor VIII) şi hemofiliei B (prin deficit de factor IX) este
bine cunoscut, dar există numeroase alte boli monogenice cu heterogenitate
genetică (surditatea congenitală, retinita pigmentară, rinichiul polichistic,
sindromul Ehlers-Danlos etc.). Fenomenul de heterogenitate se aplică însă şi în
multe boli comune, determinând „o stratificare“ a pacienţilor cu aceeaşi afecţiune
în grupe distincte, care au un mecanism molecular comun şi deci o anumită
terapie. De exemplu, în cancerul de sân, unele bolnave exprimă în celulele canceroase
receptori pentru estrogeni şi pot fi tratate cu antiestrogenice (tamoxifen);
altele exprimă receptori HER2 şi răspund la tratamentul cu anticorpul
monoclonal trastuzumab (herceptin).
Un alt fenomen patogenic important îl
constituie existenţa, recent demonstrată, a unor relee sau reţele moleculare
funcţionale care controlează anumite procese. Alterări ale unor „noduri“
diferite ale reţelei produc boli diferite, dar care au un mecanism patogenic
comun, iar alterări diferite ale unui anumit modul al reţelei produc boli înrudite.
Un exemplu elocvent îl reprezintă bolile
ciliare, care alcătuiesc un nou şi important capitol de patologie moleculară
umană.
Deşi sunt prezenţi pe aproape toate tipurile
de celule, cilii primari (solitari şi imobili) – consideraţi mult timp organite
vestigiale, fără funcţie – au dobândit recent un rol major în embriogeneza şi
fiziologia celulară. Structural, cilul primar este de fapt „o nanomaşină“
complexă, alcătuită din diferite module funcţionale (membrană ciliară – cu diferiţi
receptori; axonemă – alcătuită din 9+2 perechi de microtubuli; corpuscul bazal
– format din variate proteine ciliare). Funcţional, cilul primar este un
veritabil centru de comunicare (numit metaforic „antenă“, „turn de control“ sau
„GPS“ celular), ce detectează modificările mediului extracelular şi în special
molecule de semnalizare embrionară sau liganzi fiziologici. Semnalizarea este
iniţiată de receptorii poziţionaţi în cili (mecano-, chemo-, osmo- sau
fotoreceptori) şi apoi semnalul este transmis, prin proteinele din corpusculul
bazal, pe anumite căi de semnalizare din citoplasmă la nucleu, influenţând
expresia genelor, diviziunea şi diferenţierea celulară (vezi figura). Prin aceste mecanisme, cilii îndeplinesc funcţii
multiple, atât în embriogeneză, cât şi în fiziologia şi homeostazia celulară/tisulară.
Defecte în modulele structurale şi releele
funcţionale ale cililor primari determină boli multiple şi variate, care au însă
la bază un mecanism comun, ce le dă şi numele de ciliopatii. Iată şi câteva exemple de boli ciliare: unele malformaţii
cardiace (situs inversus), scheletice
(polidactilie), cerebrale (hidrocefalie); cecitate, surditate, anosmie;
obezitate, hipertensiune, infecţii respiratorii cronice, unele infertilităţi,
retard mental sau tulburări de comportament/învăţare. În grupul ciliopatiilor
au fost recent incluse şi bolile chistice renale (1:800 nou-născuţi): boala
polichistică renală autozomal dominantă (ADPKD), boala polichistică renală
autozomal recesivă (ARPKD), nefronoftiziile, sindroame cu chisturi renale. Ele
sunt generate de defecte diferite în proteinele ciliare (policistina 1 şi 2,
fibrocistina, nefrocistinele etc.) ce alcătuiesc releul de semnalizare mediat
de cilul primar al celulelor renale; se produce o hiperproliferare celulară şi
o blocare a diferenţierii normale a celulelor tubilor renali, fenomene care iniţiază
formarea chisturilor. Toate aceste boli chistice renale, deşi aparent diferite,
sunt reunite în prezent – pe baza patogeniei comune – într-un singur grup.
Exemplul citat ne permite să afirmăm că progresele în elucidarea patogeniei
moleculare a bolilor vor determina modificări
importante în taxonomia lor.
Pe baza cunoaşterii mecanismelor moleculare
s-au introdus noi metode de diagnostic şi
tratament, care se adresează moleculelor implicate în procesele patologice.
În medicina clasică, procesul diagnostic
este bazat pe identificarea unui tablou clinic şi pe analiza microscopică sau
imagistică a ţesuturilor modificate, a căilor biochimice alterate sau a unor
agenţi infecţioşi cauzali. Cu toate că această analiză fenotipică a fost constant îmbunătăţită în decursul
timpului, multe boli nu au putut fi complet definite din punct de vedere
etiopatogenic până la dezvoltarea metodelor de analiză genotipică.
Conceptul de diagnostic molecular se
referă la noile tehnologii de diagnostic (hibridizarea acizilor nucleici, PCR şi
secvenţierea ADN) care au drept obiect (ţintă) de studiu ADN şi ARN celular.
Testele genetice – moleculare, metabolice sau cromozomiale – pun diagnosticul
de certitudine într-un număr din ce în ce mai mare de boli, identificând
mutaţiile sau efectul lor primar, proteinele anormale. Mai mult, în anumite
situaţii testele genetice pot pune un diagnostic
presimptomatic sau prenatal de
boală genetică. De asemenea, cu ajutorul unor sonde specifice, se pot detecta
genomurile unor virusuri, bacterii şi paraziţi care infectează organismul uman.Diagnosticul genotipic devine astfel
o nouă şi eficace acţiune în medicina practică.
La om, orice boală, fie că are sau nu o
componentă genetică importantă în etiologia sa, poate beneficia de o serie de
metode terapeutice care implică utilizarea unor tehnologii de manipulare
genetică. În plus, genotiparea indivizilor permite în prezent predicţia răspunsului
favorabil sau advers la regimurile terapeutice aplicate în anumite boli. Mai
mult, medicamentele nou dezvoltate sunt în prealabil testate pe animale,
adeseori modificate genetic în scopul modelării unor boli umane.
Cunoştinţele
genetice au contribuit major la dezvoltarea unor noi strategii genetice de tratament. Acestea includ: producerea
unor noi medicamente şi proteine terapeutice recombinante
(insulină, hormon de creştere, interferoni, eritropoietină ş.a.), a unor noi anticorpi monoclonali umanizaţi, intracorpi (anticorpi intracelulari) şi
aptameri (oligonucleotide sau oligopeptide ce inhibă funcţia unor proteine
intracelulare) cu potenţial terapeutic sau a unor vaccinuri recombinante (împotriva virusului hepatitic B sau a
virusului Papilloma). La acest
„arsenal“ terapeutic se adaugă metodele de terapie celulară bazate pe
manipularea genetică a celulelor stem
pluripotente induse – iPS (prin reprogramarea nucleară a celulelor
somatice) şi terapia genică, în care
prin fabricarea şi introducerea unor gene normale în celulele somatice ale unor
bolnavi cu afecţiuni genetice grave se poate ameliora / corija efectul genelor
mutante. Despre toate acestea vom discuta însă într-un alt articol.
