Nanomateriál napodobňujúci bielkoviny by mohol liečiť neurodegeneratívne ochorenia
Posledná kontrola: 14.06.2024
Všetok obsah iLive je lekársky kontrolovaný alebo kontrolovaný, aby sa zabezpečila čo najväčšia presnosť faktov.
Máme prísne smernice týkajúce sa získavania zdrojov a len odkaz na seriózne mediálne stránky, akademické výskumné inštitúcie a vždy, keď je to možné, na lekársky partnerské štúdie. Všimnite si, že čísla v zátvorkách ([1], [2] atď.) Sú odkazmi na kliknutia na tieto štúdie.
Ak máte pocit, že niektorý z našich obsahov je nepresný, neaktuálny alebo inak sporný, vyberte ho a stlačte kláves Ctrl + Enter.
Nový nanomateriál, ktorý napodobňuje správanie proteínov, by sa mohol stať účinnou liečbou Alzheimerovej choroby a iných neurodegeneratívnych ochorení. Tento nanomateriál mení interakciu medzi dvoma kľúčovými proteínmi v mozgových bunkách, čo môže mať silný terapeutický účinok.
Inovatívne výsledky, ktoré boli nedávno publikované v žurnálu Advanced Materials, boli možné vďaka spolupráci medzi vedcami z University of Wisconsin-Madison a inžiniermi nanomateriálov z Northwestern University..
Práca sa zameriava na zmenu interakcie medzi dvoma proteínmi, o ktorých sa predpokladá, že sa podieľajú na ochoreniach, ako je Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba a amyotrofická laterálna skleróza (ALS).
Prvý proteín sa nazýva Nrf2, čo je špecifický typ proteínu nazývaný transkripčný faktor, ktorý zapína a vypína gény vo vnútri buniek.
Jednou z dôležitých funkcií Nrf2 je jeho antioxidačný účinok. Hoci rôzne neurodegeneratívne ochorenia vznikajú z rôznych patologických procesov, spájajú ich toxické účinky oxidačného stresu na neuróny a iné nervové bunky. Nrf2 bojuje proti tomuto toxickému stresu v mozgových bunkách a pomáha predchádzať rozvoju chorôb.
Profesor Jeffrey Johnson z University of Wisconsin-Madison School of Pharmacy spolu so svojou manželkou Delindou Johnson, vedúcou vedkyňou na škole, študujú Nrf2 ako sľubný cieľ na liečbu neurodegeneratívnych chorôb už desaťročia. V roku 2022 Johnsons a ich kolegovia zistili, že zvýšenie aktivity Nrf2 v určitom type mozgovej bunky, astrocytoch, pomáha chrániť neuróny v myšacích modeloch Alzheimerovej, čo vedie k výraznému zníženiu strata pamäti.
Aj keď predchádzajúci výskum naznačil, že zvýšenie aktivity Nrf2 by mohlo byť základom liečby Alzheimerovej choroby, vedci mali problém účinne zacieliť na tento proteín v mozgu.
"Je ťažké dostať drogy do mozgu, ale bolo tiež veľmi ťažké nájsť lieky, ktoré aktivujú Nrf2 bez množstva vedľajších účinkov," hovorí Jeffrey Johnson.
A teraz sa objavil nový nanomateriál. Tento syntetický materiál, známy ako proteín podobný polyméru (PLP), je navrhnutý tak, aby sa viazal na proteíny, ako keby to bol samotný proteín. Tento simulátor nanometrov vytvoril tím vedený profesorom chémie Nathanom Giannekshim z Northwestern University a členom Univerzitného Medzinárodného inštitútu nanotechnológie.
Giannecchi navrhol niekoľko PLP na zacielenie na rôzne proteíny. Táto konkrétna PLP je štruktúrovaná tak, aby zmenila interakciu medzi Nrf2 a iným proteínom nazývaným Keap1. Interakcia týchto proteínov alebo dráh je dobre známym cieľom na liečbu mnohých stavov, pretože Keap1 kontroluje, kedy Nrf2 reaguje na oxidačný stres a bojuje proti nemu. Za normálnych podmienok sú Keap1 a Nrf2 viazané, ale keď je Keap1 v strese, uvoľňuje Nrf2, aby plnil svoju antioxidačnú funkciu.
„Práve počas rozhovoru sa Nathan a jeho kolegovia z Grove Biopharma, startup zameraný na terapeutické zacielenie proteínových interakcií, Robertovi zmienili, že plánujú zacieliť na Nrf2,“ hovorí Johnson. "A Robert povedal: "Ak to chceš urobiť, možno budeš chcieť zavolať Jeffovi Johnsonovi."
Johnsonovci a Giannenchi čoskoro diskutovali o možnosti poskytnúť laboratóriu University of Wisconsin-Madison myšací model mozgových buniek potrebný na testovanie Giannenchiho nanomateriálu.
Jeffrey Johnson hovorí, že bol spočiatku trochu skeptický voči prístupu PLP, vzhľadom na jeho neznalosť a všeobecné ťažkosti s presným zacielením proteínov v mozgových bunkách.
"Ale potom sem prišiel jeden z Nathanových študentov a použil to na naše bunky a, človeče, fungovalo to naozaj dobre," hovorí. "Potom sme sa do toho poriadne zahrabali."
Štúdia zistila, že Giannenchiho PLP bola vysoko účinná pri väzbe na Keap1, čo uvoľnilo Nrf2, aby sa hromadil v bunkových jadrách, čím sa posilnila jeho antioxidačná funkcia. Dôležité je, že to urobilo bez toho, aby spôsobilo nežiaduce vedľajšie účinky, ktoré sužovali iné stratégie aktivácie Nrf2.
Zatiaľ čo táto práca bola vykonaná na bunkách v kultúre, Johnson a Giannenchi teraz plánujú vykonať podobné štúdie na myšacích modeloch neurodegeneratívnych chorôb, čo je cesta výskumu, ktorú neočakávali, ale teraz ju s nadšením pokračujú.
„Nemáme žiadne zázemie v oblasti biomateriálov,“ hovorí Delinda Johnson. "Takže získanie tohto z Northwestern a ďalší rozvoj biologickej stránky tu na University of Wisconsin ukazuje, že tieto typy spolupráce sú skutočne dôležité."