Proteiinia jäljittelevä nanomateriaali voisi hoitaa hermostoa rappeuttavia sairauksia
Viimeksi tarkistettu: 14.06.2024
Kaikki iLive-sisältö tarkistetaan lääketieteellisesti tai se tarkistetaan tosiasiallisen tarkkuuden varmistamiseksi.
Meillä on tiukat hankintaohjeet ja vain linkki hyvämaineisiin mediasivustoihin, akateemisiin tutkimuslaitoksiin ja mahdollisuuksien mukaan lääketieteellisesti vertaisarvioituihin tutkimuksiin. Huomaa, että suluissa ([1], [2] jne.) Olevat numerot ovat napsautettavia linkkejä näihin tutkimuksiin.
Jos sinusta tuntuu, että jokin sisältö on virheellinen, vanhentunut tai muuten kyseenalainen, valitse se ja paina Ctrl + Enter.
Uudesta nanomateriaalista, joka jäljittelee proteiinien käyttäytymistä, voisi tulla tehokas hoito Alzheimerin taudin ja muiden hermostoa rappeuttavien sairauksien hoidossa. Tämä nanomateriaali muuttaa kahden keskeisen proteiinin välistä vuorovaikutusta aivosoluissa, millä voi olla voimakas terapeuttinen vaikutus.
Innovatiiviset tulokset, jotka julkaistiin äskettäin journal Advanced Materials -lehdessä, mahdollistivat Wisconsin-Madisonin yliopiston tutkijoiden ja Northwestern Universityn nanomateriaaliinsinöörien yhteistyön..
Työ keskittyy muuttamaan vuorovaikutusta kahden proteiinin välillä, joiden uskotaan liittyvän sairauksiin, kuten Alzheimerin tautiin, Parkinsonin tautiin ja amyotrofiseen lateraaliskleroosiin (ALS).
Ensimmäinen proteiini on nimeltään Nrf2, joka on erityinen proteiinityyppi, jota kutsutaan transkriptiotekijäksi, joka kytkee geenit päälle ja pois päältä solujen sisällä.
Yksi Nrf2:n tärkeistä tehtävistä on sen antioksidanttivaikutus. Vaikka erilaiset neurodegeneratiiviset sairaudet syntyvät erilaisista patologisista prosesseista, niitä yhdistävät oksidatiivisen stressin myrkylliset vaikutukset hermosoluihin ja muihin hermosoluihin. Nrf2 taistelee tätä myrkyllistä stressiä aivosoluissa ja auttaa estämään sairauksien kehittymistä.
Professori Jeffrey Johnson Wisconsin-Madisonin yliopiston farmasian koulusta ja hänen vaimonsa Delinda Johnson, koulun vanhempi tutkija, ovat tutkineet Nrf2:ta lupaavana kohteena hermoston rappeutumissairauksien hoidossa vuosikymmeniä. Vuonna 2022 Johnsonit ja heidän kollegansa havaitsivat, että Nrf2-aktiivisuuden lisääminen tietyntyyppisissä aivosoluissa, astrosyyteissä, auttaa suojaamaan hermosoluja Alzheimerin-hiirimalleissa, mikä vähentää merkittävästi muistin menetys.
Vaikka aiemmat tutkimukset viittaavat siihen, että Nrf2-aktiivisuuden lisääminen voisi olla perusta Alzheimerin taudin hoidolle, tutkijoilla on ollut vaikeuksia kohdistaa tämä proteiini tehokkaasti aivoihin.
"On vaikea saada lääkkeitä aivoihin, mutta on myös ollut erittäin vaikea löytää lääkkeitä, jotka aktivoivat Nrf2:n ilman paljon sivuvaikutuksia", sanoo Jeffrey Johnson.
Ja nyt on ilmestynyt uusi nanomateriaali. Tämä proteiinin kaltaisena polymeerinä (PLP) tunnettu synteettinen materiaali on suunniteltu sitoutumaan proteiineihin ikään kuin se olisi itse proteiini. Tämän nanomittakaavan simulaattorin loi ryhmä, jota johti kemian professori Nathan Giannekshi Northwestern Universitystä ja yliopiston kansainvälisen nanoteknologiainstituutin jäsen.
Giannecchi on suunnitellut useita PLP:itä kohdistamaan erilaisia proteiineja. Tämä tietty PLP on rakennettu muuttamaan Nrf2:n ja toisen Keap1-nimisen proteiinin välistä vuorovaikutusta. Näiden proteiinien vuorovaikutus tai reitti on hyvin tunnettu kohde monien sairauksien hoidossa, koska Keap1 hallitsee, milloin Nrf2 reagoi oksidatiiviseen stressiin ja taistelee sitä vastaan. Normaaleissa olosuhteissa Keap1 ja Nrf2 ovat sitoutuneet, mutta stressin aikana Keap1 vapauttaa Nrf2:n suorittaakseen antioksidanttitehtävänsä.
"Juuri keskustelun aikana Nathan ja hänen kollegansa Grove Biopharmassa, startupissa, joka keskittyi terapeuttisesti kohdistamaan proteiinien vuorovaikutukseen, mainitsi Robertille, että he suunnittelevat kohdistamistaan Nrf2:een", Johnson sanoo. "Ja Robert sanoi: "Jos aiot tehdä tämän, saatat haluta soittaa Jeff Johnsonille."
Pian Johnsonit ja Giannenchi keskustelivat mahdollisuudesta toimittaa Wisconsin-Madisonin yliopiston laboratorioon hiiren mallin aivosoluja, joita tarvitaan Giannenchin nanomateriaalin testaamiseen.
Jeffrey Johnson sanoo suhtautuvansa PLP-lähestymistapaan aluksi hieman skeptisesti, koska hän ei ollut perehtynyt siihen ja yleinen vaikeus kohdistaa proteiineja tarkasti aivosoluissa.
"Mutta sitten yksi Nathanin oppilaista tuli tänne ja käytti sitä soluissamme, ja se toimi todella hyvin", hän sanoo. "Sitten kaivauduimme siihen todella."
Tutkimuksessa havaittiin, että Giannenchin PLP sitoutui erittäin tehokkaasti Keap1:een, mikä vapautti Nrf2:n kerääntymään soluytimiin, mikä tehosti sen antioksidanttitoimintoa. Tärkeää on, että se teki niin aiheuttamatta ei-toivottuja sivuvaikutuksia, jotka ovat vaivanneet muita Nrf2-aktivointistrategioita.
Samalla kun tämä työ tehtiin soluviljelmässä, Johnson ja Giannenchi aikovat nyt tehdä samanlaisia tutkimuksia hermostoa rappeutuvien sairauksien hiirimalleilla, joita he eivät olleet odottaneet jatkavansa, mutta ovat nyt innoissaan.
"Meillä ei ole biomateriaalien taustaa", Delinda Johnson sanoo. "Joten tämän saaminen Northwesternistä ja sitten biologian puolen kehittäminen täällä Wisconsinin yliopistossa osoittaa, että tämäntyyppiset yhteistyöt ovat todella tärkeitä."