Proteīnus imitējošs nanomateriāls varētu ārstēt neirodeģeneratīvas slimības
Pēdējā pārskatīšana: 14.06.2024
Visi iLive saturs ir medicīniski pārskatīts vai pārbaudīts, lai nodrošinātu pēc iespējas lielāku faktisko precizitāti.
Mums ir stingras iegādes vadlīnijas un tikai saikne ar cienījamiem mediju portāliem, akadēmiskām pētniecības iestādēm un, ja vien iespējams, medicīniski salīdzinošiem pārskatiem. Ņemiet vērā, ka iekavās ([1], [2] uc) esošie numuri ir klikšķi uz šīm studijām.
Ja uzskatāt, ka kāds no mūsu saturiem ir neprecīzs, novecojis vai citādi apšaubāms, lūdzu, atlasiet to un nospiediet Ctrl + Enter.
Jauns nanomateriāls, kas atdarina proteīnu uzvedību, varētu kļūt par efektīvu Alcheimera slimības un citu neirodeģeneratīvu slimību ārstēšanu. Šis nanomateriāls maina mijiedarbību starp diviem galvenajiem proteīniem smadzeņu šūnās, kam var būt spēcīgs terapeitiskais efekts.
Novatoriskie rezultāti, kas nesen publicēti žurnālā Advanced Materials, bija iespējami, sadarbojoties Viskonsinas-Medisonas Universitātes zinātniekiem un Ziemeļrietumu universitātes nanomateriālu inženieriem..
Darbs ir vērsts uz to, lai mainītu mijiedarbību starp diviem proteīniem, kas, domājams, ir saistīti ar tādām slimībām kā Alcheimera slimība, Parkinsona slimība un amiotrofiskā laterālā skleroze (ALS).
Pirmo proteīnu sauc par Nrf2, kas ir specifisks proteīna veids, ko sauc par transkripcijas faktoru, kas ieslēdz un izslēdz gēnus šūnās.
Viena no svarīgām Nrf2 funkcijām ir tā antioksidanta iedarbība. Lai gan dažādas neirodeģeneratīvas slimības rodas dažādu patoloģisku procesu rezultātā, tās vieno oksidatīvā stresa toksiskā ietekme uz neironiem un citām nervu šūnām. Nrf2 cīnās ar šo toksisko stresu smadzeņu šūnās, palīdzot novērst slimību attīstību.
Profesors Džefrijs Džonsons no Viskonsinas Universitātes-Madisonas Farmācijas skolas kopā ar sievu Delindu Džonsoni, vecāko zinātnieku skolā, ir pētījuši Nrf2 kā daudzsološu mērķi neirodeģeneratīvo slimību ārstēšanā jau vairākus gadu desmitus. 2022. gadā Džonsoni un viņu kolēģi atklāja, ka Nrf2 aktivitātes palielināšana noteikta veida smadzeņu šūnās, astrocītos, palīdz aizsargāt neironus Alcheimera slimības peļu modeļos, kā rezultātā ievērojami samazinās. Atmiņas zudums.
Lai gan iepriekšējie pētījumi liecināja, ka Nrf2 aktivitātes palielināšana varētu būt Alcheimera slimības ārstēšanas pamatā, zinātniekiem ir bijušas grūtības efektīvi mērķēt uz šo proteīnu smadzenēs.
"Ir grūti dabūt zāles smadzenēs, taču ir bijis arī ļoti grūti atrast zāles, kas aktivizē Nrf2 bez daudzām blakusparādībām," saka Džefrijs Džonsons.
Un tagad ir parādījies jauns nanomateriāls. Šis sintētiskais materiāls, kas pazīstams kā proteīnam līdzīgs polimērs (PLP), ir paredzēts, lai saistīties ar olbaltumvielām tā, it kā tas būtu pats proteīns. Šo nanomēroga simulatoru izveidoja komanda, kuru vadīja ķīmijas profesors Nathan Giannekshi no Ziemeļrietumu universitātes un universitātes Starptautiskā nanotehnoloģiju institūta loceklis.
Gianneki ir izstrādājuši vairākus PLP, lai mērķētu uz dažādiem proteīniem. Šis konkrētais PLP ir strukturēts, lai mainītu mijiedarbību starp Nrf2 un citu proteīnu, ko sauc par Keap1. Šo proteīnu mijiedarbība vai ceļš ir labi zināms mērķis daudzu apstākļu ārstēšanai, jo Keap1 kontrolē, kad Nrf2 reaģē uz oksidatīvo stresu un cīnās pret to. Normālos apstākļos Keap1 un Nrf2 ir saistīti, bet stresa gadījumā Keap1 atbrīvo Nrf2, lai veiktu savu antioksidanta funkciju.
Tieši sarunas laikā Neitans un viņa kolēģi no Grove Biopharma, starta uzņēmuma, kas koncentrējas uz proteīnu mijiedarbības terapeitisko mērķi, pieminēja Robertam, ka viņi plāno mērķēt uz Nrf2, saka Džonsons. "Un Roberts teica: "Ja jūs grasāties to darīt, iespējams, vēlēsities piezvanīt Džefam Džonsonam."
Drīz Džonsoni un Džanenči apsprieda iespēju nodrošināt Viskonsinas-Medisonas Universitātes laboratoriju ar peles modeļa smadzeņu šūnām, kas nepieciešamas Džanenki nanomateriāla testēšanai.
Džefrijs Džonsons saka, ka sākotnēji bija mazliet skeptisks pret PLP pieeju, ņemot vērā viņa nepazīstamību un vispārējās grūtības precīzi noteikt proteīnus smadzeņu šūnās.
"Bet tad viens no Neitana studentiem ieradās šeit un izmantoja to mūsu šūnās, un, cilvēk, tas darbojās ļoti labi," viņš saka. "Tad mēs tajā patiešām iedziļinājāmies."
Pētījumā atklājās, ka Džannenči PLP bija ļoti efektīva, saistoties ar Keap1, kas atbrīvo Nrf2 uzkrāties šūnu kodolos, uzlabojot tā antioksidanta funkciju. Svarīgi, ka tas tika darīts, neizraisot nevēlamas blakusparādības, kas ir skārušas citas Nrf2 aktivizācijas stratēģijas.
Lai gan šis darbs tika veikts ar šūnām kultūrā, Džonsons un Džanenči tagad plāno veikt līdzīgus pētījumus ar neirodeģeneratīvo slimību peļu modeļiem, kas ir pētījumu virziens, ko viņi nebija gaidījuši, bet tagad ir satraukti par to.
“Mums nav pieredzes biomateriālu jomā,” saka Delinda Džonsone. "Tātad, iegūstot to no ziemeļrietumiem un pēc tam tālāk attīstot bioloģijas pusi šeit Viskonsinas Universitātē, redzams, ka šāda veida sadarbība ir patiešām svarīga."