Dwuniciowe RNA (dsRNA) to cząsteczka dobrze znana biologom molekularnym – zarówno jako sygnał infekcji wirusowej, jak i składnik niektórych wirusów. Choć naturalnie występuje również w ludzkich komórkach, jego nadmiar zwykle traktowany jest przez układ odpornościowy jako coś podejrzanego – powód do alarmu.
Czytaj też: Melatonina a naprawa DNA. Odkryto nowe korzyści dla pracowników nocnych zmian
Dotychczasowe modele odporności zakładały, że wykrycie dsRNA nieuchronnie prowadzi do aktywacji reakcji zapalnej – mobilizacji sił odpornościowych, produkcji interferonów i cytokin prozapalnych. Tymczasem, jak pokazują nowe badania opublikowane w czasopiśmie Science Advances, sprawa nie jest tak jednoznaczna.
Dr hab. Paweł Sikorski z Wydziału Biologii UW i Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych, kierownik Laboratorium Epitranskryptomiki, mówi:
Nasze badania wykazały, że komórki mogą zareagować na obecność dwuniciowego RNA bez konieczności wywoływania stanu zapalnego. To odkrycie sugeruje, że organizm dysponuje subtelniejszymi strategiami obrony, które nie zawsze wymagają uruchamiania energochłonnych procesów zapalnych.
Dwa niezależne szlaki odpowiedzi na RNA
Zespół Sikorskiego, we współpracy z badaczami z Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku i Technische Universität München, przyjrzał się dwóm głównym szlakom, przez które komórki ludzkie reagują na dsRNA.
Pierwszy z nich – zależny od receptorów typu RIG-I-like (RLR) – uruchamia białko MAVS i prowadzi do produkcji interferonów oraz cytokin. To właśnie ten szlak odpowiada za typową zapalną odpowiedź immunologiczną. Drugi mechanizm, mniej spektakularny, lecz nie mniej istotny, to ścieżka niezależna od RLR – obejmująca aktywację białek PKR oraz szlaku OAS/RNazy L. Jej zadaniem jest bezpośrednie blokowanie wzrostu komórki oraz niszczenie RNA – bez angażowania układu sygnałowego całego organizmu.
Czasami dwuniciowe RNA nie pochodzi z zewnątrz, ale powstaje w samej komórce – w wyniku naturalnych procesów wewnętrznych. W takich sytuacjach organizm nie włącza od razu pełnego alarmu, tylko uruchamia delikatniejsze mechanizmy obronne, które spowalniają metabolizm komórki. To coś w rodzaju chwilowego „zatrzymania akcji”, które pozwala komórce zyskać czas na uporanie się z problemem. Gdy jednak dsRNA pochodzi z infekcji – np. wirusowej – uruchamiane są receptory RLR, które wysyłają sygnał ostrzegawczy do innych komórek, by przygotowały się na atak. Jeśli więc zagrożenie jest wewnętrzne i lokalne, nie ma potrzeby siać paniki i wywoływać stanu zapalnego w całym organizmie.
W kolejnym etapie badań naukowcy skupili się na sprawdzeniu, czy modyfikacje chemiczne RNA – takie jak N6-metyloadenozyna (m6A), 5-metyloocytozyna (m5C) i pseudourydyna (Ψ) – wpływają na sposób, w jaki organizm rozpoznaje dsRNA. Okazało się, że same te modyfikacje nie zmieniają zdolności RNA do wywoływania reakcji immunologicznej – z wyjątkiem m6A, która osłabiała aktywność szlaku OAS/RNazy L, prawdopodobnie poprzez rozluźnienie struktury dsRNA.
Dwuniciowe RNA nie zawsze jest sygnałem do niepokoju
Jednym z najbardziej zaskakujących wniosków z badań jest fakt, że komórki potrafią rozpoznać dwuniciowe RNA nawet wtedy, gdy nie dochodzi do aktywacji klasycznych receptorów zapalnych. Struktura samego RNA – a nie tylko jego pochodzenie – odgrywa kluczową rolę w wywoływaniu odpowiedzi.
Czytaj też: Nanoroboty DNA rozpoczną nową erę dostarczania leków
Receptory RLR, które wzniecają alarm, są wyczulone nie tylko na obecność dsRNA, ale także na to, jak wygląda jego koniec – jakie grupy chemiczne się tam znajdują. Z kolei inne szlaki, takie jak OAS/RNaza L czy PKR, reagują bardziej ogólnie – na samą strukturę dwuniciową.
Odkrycia zespołu dr Sikorskiego nie są tylko ciekawostką akademicką. Mają one realne implikacje dla rozwoju technologii RNA – zwłaszcza szczepionek mRNA oraz terapii genowych. Jeśli nauczymy się projektować RNA, które będzie aktywować tylko wybrane szlaki odpornościowe, np. hamujące namnażanie wirusa bez wzbudzania zapalenia, możemy zwiększyć bezpieczeństwo i skuteczność takich terapii.
Dr hab. Paweł Sikorski podsumowuje:
Pokazaliśmy, że rozpoznanie dsRNA w komórkach ludzkich może przebiegać na różne sposoby – z aktywacją stanu zapalnego albo bez niej. To ważny krok w zrozumieniu, jak działa nasz układ odpornościowy i jak można manipulować tymi mechanizmami w celach terapeutycznych.
