Baltymus imituojanti nanomedžiaga galėtų gydyti neurodegeneracines ligas
Paskutinį kartą peržiūrėta: 14.06.2024
Visas „iLive“ turinys yra peržiūrėtas medicinoje arba tikrinamas, kad būtų užtikrintas kuo didesnis faktinis tikslumas.
Mes turime griežtas įsigijimo gaires ir susiejamos tik su geros reputacijos žiniasklaidos svetainėmis, akademinių tyrimų institucijomis ir, jei įmanoma, medicininiu požiūriu peržiūrimais tyrimais. Atkreipkite dėmesį, kad skliausteliuose ([1], [2] ir tt) esantys numeriai yra paspaudžiami nuorodos į šias studijas.
Jei manote, kad bet koks mūsų turinys yra netikslus, pasenęs arba kitaip abejotinas, pasirinkite jį ir paspauskite Ctrl + Enter.
Nauja nanomedžiaga, imituojanti baltymų elgesį, gali tapti veiksmingu Alzheimerio ligos ir kitų neurodegeneracinių ligų gydymo būdu. Ši nanomedžiaga keičia dviejų pagrindinių smegenų ląstelių baltymų sąveiką, o tai gali turėti stiprų gydomąjį poveikį.
Novatoriški rezultatai, neseniai paskelbti žurnalyje Advanced Materials, buvo įmanomi bendradarbiaujant Viskonsino-Madisono universiteto mokslininkams ir Šiaurės Vakarų universiteto nanomedžiagų inžinieriams..
Darbas skirtas pakeisti dviejų baltymų, kurie, kaip manoma, yra susiję su tokiomis ligomis kaip Alzheimerio liga, Parkinsono liga ir amiotrofinė šoninė sklerozė (ALS), sąveiką.
Pirmasis baltymas vadinamas Nrf2, kuris yra specifinis baltymo tipas, vadinamas transkripcijos faktoriumi, kuris įjungia ir išjungia genus ląstelėse.
Viena iš svarbių Nrf2 funkcijų yra antioksidacinis poveikis. Nors įvairios neurodegeneracinės ligos kyla dėl skirtingų patologinių procesų, jas vienija toksinis oksidacinio streso poveikis neuronams ir kitoms nervinėms ląstelėms. Nrf2 kovoja su šiuo toksišku stresu smegenų ląstelėse ir padeda užkirsti kelią ligų vystymuisi.
Profesorius Jeffrey'us Johnsonas iš Viskonsino universiteto Madisono farmacijos mokyklos kartu su žmona Delinda Johnson, vyresniąja šios mokyklos mokslininke, dešimtmečius tyrinėjo Nrf2 kaip perspektyvų taikinį gydant neurodegeneracines ligas. 2022 m. Johnsonai ir jų kolegos išsiaiškino, kad didėjantis Nrf2 aktyvumas tam tikro tipo smegenų ląstelėse, astrocituose, padeda apsaugoti Alzheimerio pelių modelių neuronus, todėl žymiai sumažėja atminties praradimas.
Nors ankstesni tyrimai parodė, kad didėjantis Nrf2 aktyvumas gali būti Alzheimerio ligos gydymo pagrindas, mokslininkams buvo sunku veiksmingai nukreipti šį baltymą į smegenis.
„Sunku patekti į smegenis narkotikus, bet taip pat buvo labai sunku rasti vaistų, kurie aktyvuotų Nrf2 be didelio šalutinio poveikio“, – sako Jeffrey'us Johnsonas.
Ir dabar atsirado nauja nanomedžiaga. Ši sintetinė medžiaga, žinoma kaip į baltymą panašus polimeras (PLP), sukurta taip, kad jungtųsi su baltymais taip, lyg būtų pats baltymas. Šį nanoskalės treniruoklį sukūrė komanda, vadovaujama chemijos profesoriaus Nathano Giannekshi iš Šiaurės Vakarų universiteto ir universiteto Tarptautinio nanotechnologijų instituto nario.
Giannecchi sukūrė keletą PLP, skirtų skirtingiems baltymams. Šis konkretus PLP yra sukurtas taip, kad pakeistų Nrf2 ir kito baltymo, vadinamo Keap1, sąveiką. Šių baltymų sąveika arba kelias yra gerai žinomas daugelio ligų gydymo tikslas, nes Keap1 kontroliuoja, kada Nrf2 reaguoja į oksidacinį stresą ir kovoja su juo. Įprastomis sąlygomis Keap1 ir Nrf2 yra susieti, tačiau esant stresui, Keap1 išskiria Nrf2, kad atliktų savo antioksidacinę funkciją.
„Kaip tik pokalbio metu Nathanas ir jo kolegos iš Grove Biopharma, startuolio, orientuoto į terapinį baltymų sąveiką, paminėjo Robertui, kad jie planuoja taikyti Nrf2“, – sako Johnsonas. „Ir Robertas pasakė: „Jei ketinate tai padaryti, galbūt norėsite paskambinti Jeffui Johnsonui“.
Netrukus Johnsonai ir Giannenchi aptarė galimybę Viskonsino universiteto Madisono laboratorijai suteikti pelių modelio smegenų ląsteles, reikalingas Giannenchi nanomedžiagai išbandyti.
Jeffrey Johnsonas sako, kad iš pradžių buvo šiek tiek skeptiškas dėl PLP metodo, nes jo nežinojo ir apskritai sunku tiksliai nukreipti baltymus smegenų ląstelėse.
Tačiau vienas iš Natano mokinių atėjo čia ir panaudojo jį mūsų ląstelėse, ir, žmogau, tai veikė tikrai gerai“, – sako jis. „Tada mes tikrai įsigilinome į tai.“
Tyrimas parodė, kad Giannenchi PLP labai veiksmingai prisijungė prie Keap1, kuris išlaisvino Nrf2 kaupimąsi ląstelių branduoliuose ir sustiprino jo antioksidacinę funkciją. Svarbu tai, kad tai padarė nesukeldama nepageidaujamų šalutinių poveikių, kurie kenkė kitoms Nrf2 aktyvinimo strategijoms.
Nors šis darbas buvo atliktas su ląstelėmis kultūroje, Johnsonas ir Giannenchi dabar planuoja atlikti panašius neurodegeneracinių ligų pelių modelių tyrimus. Tai yra tyrimų kryptis, kurios jie nesitikėjo atlikti, bet dabar nekantrauja tęsti.
„Mes neturime žinių apie biomedžiagas“, – sako Delinda Johnson. „Taigi, gauti tai iš Šiaurės vakarų ir toliau plėtoti biologijos pusę Viskonsino universitete rodo, kad tokio tipo bendradarbiavimas yra tikrai svarbus.