Viiden vuoden ajan CU Boulderin integratiivisen fysiologian apulaisprofessori on pyrkinyt ymmärtämään paremmin AKT-nimistä proteiinia, joka on kaikkialla aivokudoksessa ja jonka avulla aivot pystyvät sopeutumaan uusiin kokemuksiin ja luomaan uusia muistoja.

Tähän asti tutkijat ovat tienneet hyvin vähän siitä, mitä se tekee aivoissa.

Mutta uudessa National Institutes of Healthin rahoittamassa julkaisussa Hoeffer ja hänen kanssakirjoittajansa selventävät sitä ensimmäistä kertaa ja osoittavat, että AKT:tä on kolmea erilaista lajia, jotka asuvat erityyppisissä aivosoluissa ja vaikuttavat aivojen terveyteen hyvin erilaisilla tavoilla.

Löytö voi johtaa uusiin, entistä kohdennetumpiin hoitomuotoihin aina glioblastoomasta – senaattori John McCainin sairastama aivosyöpä – Alzheimerin tautiin ja skitsofreniaan.

”AKT on keskeinen proteiini, jonka on todettu olevan osallisena monissa neurologisissa sairauksissa, mutta silti tiedämme siitä hämmästyttävän vähän”, Hoeffer sanoi. ”Artikkelimme on ensimmäinen, jossa tutkitaan kattavasti, mitä sen eri muodot tekevät aivoissa ja missä.”

AKT löydettiin 1970-luvulla, ja se tunnetaan parhaiten ”onkogeenina” (joka mutaationa voi edistää syöpää), mutta viime aikoina se on tunnistettu keskeiseksi toimijaksi ”synaptisen plastisuuden” edistämisessä, eli aivojen kyvyssä vahvistaa soluyhteyksiä vastauksena kokemukseen.

”Sanotaan, että näet valkohain ja olet peloissasi ja aivosi haluavat muodostaa muistin siitä, mitä tapahtuu. Sinun täytyy tehdä uusia proteiineja koodataksesi tuon muistin”, hän sanoi. AKT on yksi ensimmäisistä proteiineista, jotka tulevat verkkoon, keskeinen kytkin, joka käynnistää muistitehtaan.

Mutta kaikkia AKT:iä ei ole luotu samanlaisiksi.

Tutkimusta varten Hoefferin työryhmä vaimensi AKT:n kolmea eri isomuotoa eli lajiketta hiirissä ja havainnoi niiden aivotoimintaa.

He tekivät useita keskeisiä löytöjä:

AKT2:ta esiintyy yksinomaan astrogliassa, aivojen ja selkäytimen tukevissa, tähtimäisissä soluissa, joihin aivosyövät ja aivovammat usein vaikuttavat.

”Se on todella tärkeä havainto”, sanoi toinen kirjoittaja Josien Levenga, joka työskenteli projektissa postdoc-tutkijana CU:n tutkijana CU:n Boulderissa. ”Jos voitaisiin kehittää lääke, joka kohdistuisi vain AKT2:een vaikuttamatta muihin muotoihin, se saattaisi olla tehokkaampi tiettyjen ongelmien hoidossa vähemmillä sivuvaikutuksilla.”

Tutkijat havaitsivat myös, että AKT1 on kaikkialla neuroneissa, ja se näyttää olevan tärkein muoto edistettäessä synapsien vahvistumista vasteena kokemukseen eli muistin muodostumista. (Tämä havainto on linjassa aikaisempien tutkimusten kanssa, jotka osoittavat, että AKT1:n mutaatiot lisäävät skitsofrenian ja muiden sellaisten aivosairauksien riskiä, jotka liittyvät vikaan tavassa, jolla potilas havaitsee tai muistaa kokemuksia.)

AKT3:lla näyttäisi olevan keskeinen rooli aivojen kasvussa, sillä hiirillä, joiden AKT3-geeni on vaiennettu, on havaittavissa, että niiden aivot ovat kooltaan pienemmät.

”Ennen tätä oltiin sitä mieltä, että kaikki tekivät pohjimmiltaan samaa samoja asioita samoissa soluisssa samalla tavalla. Nyt tiedämme paremmin”, Hoeffer sanoo.

Hän toteaa, että syövän hoitoon on jo kehitetty pan-AKT:n estäjiä, mutta hän visioi päivää, jolloin voitaisiin kehittää lääkkeitä, jotka kohdistuisivat proteiinin spesifisempiin versioihin (AKT1:n tehostajat Alzheimerin tautiin ja skitsofreniaan, AKT2:n estäjät syöpään), jolloin muut muodot jäisivät koskemattomiksi, mikä estäisi sivuvaikutukset.

Lisäeläintutkimuksia tehdään parhaillaan sen selvittämiseksi, mitä käyttäytymiselle tapahtuu, kun proteiinin eri muodot menevät pieleen.

”Isomuotokohtaiset hoidot ovat erittäin lupaavia suunniteltaessa kohdennettuja hoitoja neurologisten sairauksien hoitamiseksi paljon tehokkaammin ja tarkemmin kuin ne, joissa hyödynnetään yhden koon lähestymistapaa”, kirjoittajat päättelevät. ”Tämä tutkimus on tärkeä askel tähän suuntaan.”