Ο διευθυντής του Ινστιτούτου Max Plank του Πότσδαμ της Γερμανίας δρ Peter Seeberge
Ακόμη και όσοι δεν ενδιαφέρονται πολύ για τη Βιολογία θα έχουν ακούσει για το DNA και πιθανότατα θα γνωρίζουν την ύπαρξη πρωτεϊνών αλλά και λιπιδίων στα κύτταρα. Δεν συμβαίνει όμως το ίδιο και με τα σάκχαρα, που είναι ίσως τα πλέον άγνωστα από τα βασικά συστατικά των κυττάρων. Αν και σχετικά έξω από το ραντάρ ημών των κοινών θνητών, τα σάκχαρα δεν αγνοήθηκαν από τους επιστήμονες. Είναι χαρακτηριστικό το γεγονός ότι το δεύτερο βραβείο Νομπέλ Χημείας στην ιστορία του θεσμού (1902) δόθηκε στον Emil Fischer «για την εργασία του σχετικά με τα σάκχαρα και τη σύνθεση των πουρινών», ενώ ως το 1974 το πεδίο της μελέτης των σακχάρων των βιολογικών συστημάτων είχε συλλέξει άλλα 6 βραβεία Νομπέλ. Η αρχική αυτή πρόοδος όμως φάνηκε να κοπάζει ως τις αρχές του 21ου αιώνα, όταν νέες τεχνικές επέτρεψαν τη γέννηση της Γλυκοβιολογίας, του πεδίου που μελετά τα σάκχαρα των οργανισμών.
Ενας από τους κορυφαίους της Γλυκοβιολογίας βρέθηκε πριν από λίγες ημέρες στην Αθήνα. Ο διευθυντής του Ινστιτούτου Max Plank του Πότσδαμ της Γερμανίας δρ Peter Seeberger ήλθε προσκεκλημένος της εταιρείας Υves Saint Laurent (ανήκει στον όμιλο της L’Οreal), με την ευκαιρία της κυκλοφορίας μιας σειράς καλλυντικών προϊόντων που βασίζονται στη Γλυκοβιολογία. Το «ΒΗΜΑScience» συνομίλησε μαζί του για τις τελευταίες εξελίξεις του πεδίου, καθώς και για τις προσδοκίες μας από αυτό.
– Ποιο είναι το ζητούμενο της Γλυκοβιολογίας σήμερα;
«Επιζητούμε να κατανοήσουμε τις βιολογικές λειτουργίες των γλυκανών, των μορίων σακχάρων των κυττάρων. Οπως πιθανόν γνωρίζετε, τα σάκχαρα αφθονούν στα κύτταρα και οι λειτουργίες τους ποικίλλουν».
– Μπορείτε να μας δώσετε ορισμένα παραδείγματα καίριας συμβολής των γλυκανών σε βασικές βιολογικές λειτουργίες;
«Δεν μπορώ να φανταστώ τίποτε πιο σημαντικό από την έναρξη μιας νέας ζωής. Η σύντηξη του ωαρίου με ένα σπερματοζωάριο προϋποθέτει ένα είδος επικοινωνίας μεταξύ των δύο αυτών γαμετικών κυττάρων η οποία διαμεσολαβείται από μόρια γλυκανών. Ενα άλλο παράδειγμα είναι ο εγκέφαλος. Στον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο, μόρια γλυκανών καθοδηγούν την ανάπτυξη των νευρικών κυττάρων προς συγκεκριμένες κατευθύνσεις και παίζουν καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία των συνάψεων. Αλλά και στον ενήλικο εγκέφαλο οι γλυκάνες συνεχίζουν το έργο τους: είναι απαραίτητες για τη διατήρηση της πλαστικότητάς του. Συνολικά μπορούμε να πούμε ότι τα σάκχαρα αποτελούν βασικό συστατικό των κυττάρων και πως διαδραματίζουν ποικίλες λειτουργίες. Ετσι, μπορούν να αποτελούν δομικά συστατικά του κυττάρου, να έχουν μεταβολικό ρόλο ή, όπως στο παράδειγμα ωαρίου -σπερματοζωαρίου, να συμμετέχουν στην επικοινωνία των κυττάρων μεταξύ τους. Οπως αντιλαμβάνεστε από τα παραπάνω, σε οργανισμικό επίπεδο τα σάκχαρα συμμετέχουν στη διατήρηση της ομοιόστασης του οργανισμού, ενώ όταν κάτι δεν πάει καλά στη σύνθεση ή στην αποικοδόμησή τους προκύπτουν διάφορες ασθένειες. Τέλος, πρέπει να επισημάνουμε ότι ορισμένα από αυτά χρησιμοποιούνται στην ιατρική, με χαρακτηριστικότερο ίσως παράδειγμα την ηπαρίνη, μια γλυκοζαμινογλυκάνη η οποία χορηγείται ως αντιπηκτικό».
– Πόσο δυσκολεύει τη μελέτη τους η ευρεία παρουσία αλλά και η ποικιλία των σακχάρων στα βιολογικά συστήματα;
«Πάρα πολύ. Ο αριθμός των σακχάρων σε ένα κύτταρο είναι τεράστιος. Ξεπερνά κατά πολύ τις πρωτεΐνες και όλα τα άλλα κυτταρικά συστατικά. Εν αντιθέσει δε προς το DNA και τις πρωτεΐνες, η σύνθεση των σακχάρων δεν βασίζεται σε έναν κώδικα που θα έπρεπε να σπάσουμε. Ετσι δεν γνωρίζουμε τις οδηγίες βάσει των οποίων συντίθενται μέσα στο κύτταρο. Τα τελευταία χρόνια ωστόσο έχουν γίνει σημαντικές πρόοδοι, χάρη και στις τεχνολογικές εξελίξεις. Παραδείγματος χάριν, πριν από μερικά χρόνια χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους μπορούσαμε να συνθέσουμε γλυκάνες στο εργαστήριο αλλά χρειαζόμασταν 12-18 μήνες. Σήμερα η σύνθεση γλυκανών είναι αυτοματοποιημένη και μπορούμε να φθάσουμε στο επιθυμητό αποτέλεσμα σε 19 ώρες. Αυτή η δυνατότητα μας παρέχει ικανές ποσότητες γλυκανών για περαιτέρω μελέτες».
– Πώς αξιοποιούνται στο εργαστήριό σας αυτές οι δυνατότητες;
{{{ moto }}}«Ενα από τα ερευνητικά προγράμματά μας αφορά την ελονοσία. Πιθανόν γνωρίζετε ότι η ελονοσία αποτελεί μια από τις πλέον θανατηφόρες λοιμώδεις νόσους, καθώς κοστίζει τη ζωή σε δύο εκατομμύρια ανθρώπους κάθε χρόνο. Ο κύκλος ζωής του παρασίτου Plasmodium falciparum, το οποίο ευθύνεται για το 90% των κρουσμάτων ελονοσίας, περιλαμβάνει και ένα στάδιο παραμονής και πολλαπλασιασμού μέσα στα ανθρώπινα ερυθρά αιμοσφαίρια. Παρά τις πολλαπλές ερευνητικές προσπάθειες, ο ακριβής μηχανισμός της εισόδου του παρασίτου στα ερυθρά αιμοσφαίρια δεν έχει διαλευκανθεί. Γνωρίζουμε όμως ότι οι γλυκοπρωτεΐνες της επιφάνειας των κυττάρων του ξενιστή είναι απαραίτητες για την είσοδο του παρασίτου και πως οι γλυκάνες τους παίζουν καθοριστικό ρόλο. Επιπροσθέτως, υπάρχουν ενδείξεις ότι οι γλυκάνες της επιφάνειας του παρασίτου συμβάλλουν στην επικοινωνία παρασίτου – ξενιστή. Αξιοποιώντας βιοχημικά και βιολογικά μέσα, εμείς προσπαθούμε να διαλευκάνουμε τον μηχανισμό εισόδου του παρασίτου της ελονοσίας στα ερυθρά αιμοσφαίριά μας, με στόχο βεβαίως να μπορέσουμε κάποια στιγμή να παρέμβουμε για την αναστολή του και κατ’ επέκταση για την παρακώλυση του κύκλου ζωής του πλασμοδίου».
– Ποια άλλα ερευνητικά προγράμματά σας βρίσκονται σε εξέλιξη;
«Εχουμε ένα εκτενές πρόγραμμα ανάπτυξης εμβολίων εναντίον διαφόρων παρασίτων τα οποία βασίζονται σε σάκχαρα. Θα γνωρίζετε ίσως ότι αυτή η κατηγορία εμβολίων είναι πολύ επιτυχής και πως υπάρχουν ήδη στην αγορά τρία τέτοια εμβόλια. Αυτό που κάνουμε εμείς είναι να παρουσιάσουμε στο ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα σάκχαρα παρασίτων με τέτοιον τρόπο ώστε αυτό να αντιδράσει με μεγαλύτερη ένταση απ’ ό,τι θα αντιδρούσε φυσιολογικά. Με άλλα λόγια, προσπαθούμε να δημιουργήσουμε εμβόλια τα οποία εκπαιδεύουν το ανοσοποιητικό σύστημα να επιτίθεται με μεγαλύτερη δριμύτητα στους εχθρούς του».
– Εναντίον ποιων εχθρών στρέφονται τα εμβόλιά σας και σε ποιο στάδιο ανάπτυξης βρίσκονται;
«Διαθέτουμε περί τα δέκα διαφορετικά εμβόλια, με πλέον ανεπτυγμένο εκείνο που στρέφεται κατά του πλασμοδίου της ελονοσίας και για το οποίο έχουμε αρχίσει τις προκλινικές δοκιμές. Σε πρωιμότερα στάδια ανάπτυξης βρίσκονται εμβόλια εναντίον ανθεκτικών στα αντιβιοτικά μικροοργανισμών, όπως ο σταφυλόκοκκος ή ο στρεπτόκοκκος, αλλά και εναντίον των χλαμυδίων και του μύκητα Candida albicans».
– Πώς ασχοληθήκατε με τις γλυκάνες του δέρματος;
«Πριν από τρία χρόνια δέχθηκα μια πρόταση συνεργασίας από τους ερευνητές των εργαστηρίων της L’Οreal οι οποίοι εργάζονταν με τις γλυκάνες του δέρματος για περισσότερο από 30 χρόνια. Το δέρμα είναι ένα πολύ ενδιαφέρον όργανο. Οσον αφορά τις γλυκάνες, έχει διαπιστωθεί ότι αυτές διαδραματίζουν και εκεί όλους τους ρόλους που έχουν στον υπόλοιπο οργανισμό. Συμμετέχουν δηλαδή στη δομή των ιστών, στον κυτταρικό μεταβολισμό, στην επικοινωνία μεταξύ των κυττάρων, αλλά και στην επικοινωνία των κυττάρων με το περιβάλλον τους».
