Nanomateriály napodobující proteiny by mohly léčit neurodegenerativní onemocnění
Naposledy posuzováno: 14.06.2024
Veškerý obsah iLive je lékařsky zkontrolován nebo zkontrolován, aby byla zajištěna co největší věcná přesnost.
Máme přísné pokyny pro získávání zdrojů a pouze odkaz na seriózní mediální stránky, akademické výzkumné instituce a, kdykoli je to možné, i klinicky ověřené studie. Všimněte si, že čísla v závorkách ([1], [2] atd.) Jsou odkazy na tyto studie, na které lze kliknout.
Pokud máte pocit, že některý z našich obsahů je nepřesný, neaktuální nebo jinak sporný, vyberte jej a stiskněte klávesu Ctrl + Enter.
Nový nanomateriál, který napodobuje chování proteinů, by se mohl stát účinnou léčbou Alzheimerovy choroby a dalších neurodegenerativních onemocnění. Tento nanomateriál mění interakci mezi dvěma klíčovými proteiny v mozkových buňkách, což může mít silný terapeutický účinek.
Inovativní výsledky, nedávno publikované v žurnálu Advanced Materials, byly umožněny díky spolupráci mezi vědci z University of Wisconsin-Madison a inženýry nanomateriálů z Northwestern University.
Práce se zaměřuje na změnu interakce mezi dvěma proteiny, o kterých se předpokládá, že se podílejí na onemocněních, jako je Alzheimerova choroba, Parkinsonova choroba a amyotrofická laterální skleróza (ALS).
První protein se nazývá Nrf2, což je specifický typ proteinu zvaný transkripční faktor, který zapíná a vypíná geny uvnitř buněk.
Jednou z důležitých funkcí Nrf2 je jeho antioxidační účinek. Přestože různá neurodegenerativní onemocnění vznikají z různých patologických procesů, spojuje je toxické účinky oxidačního stresu na neurony a další nervové buňky. Nrf2 bojuje proti tomuto toxickému stresu v mozkových buňkách a pomáhá předcházet rozvoji nemocí.
Profesor Jeffrey Johnson z University of Wisconsin-Madison School of Pharmacy spolu se svou ženou Delindou Johnson, vedoucí vědeckou pracovnicí této školy, po desetiletí studovali Nrf2 jako slibný cíl pro léčbu neurodegenerativních onemocnění. V roce 2022 Johnsonovi a jejich kolegové zjistili, že zvýšení aktivity Nrf2 v určitém typu mozkových buněk, astrocytů, pomáhá chránit neurony v myších modelech Alzheimerovy, což vede k významnému snížení ztráta paměti.
Přestože předchozí výzkum naznačoval, že zvýšení aktivity Nrf2 by mohlo být základem pro léčbu Alzheimerovy choroby, vědci měli potíže s účinným zacílením tohoto proteinu v mozku.
"Je těžké dostat drogy do mozku, ale také bylo velmi obtížné najít léky, které aktivují Nrf2 bez mnoha vedlejších účinků," říká Jeffrey Johnson.
A nyní se objevil nový nanomateriál. Tento syntetický materiál, známý jako protein podobný polymer (PLP), je navržen tak, aby se vázal na proteiny, jako by to byl samotný protein. Tento simulátor nanoměřítek vytvořil tým vedený profesorem chemie Nathanem Giannekshim z Northwestern University a členem univerzitního Mezinárodního institutu nanotechnologií.
Giannecchi navrhl několik PLP pro cílení na různé proteiny. Tato konkrétní PLP je strukturována tak, aby změnila interakci mezi Nrf2 a dalším proteinem zvaným Keap1. Interakce těchto proteinů nebo dráha je dobře známým cílem pro léčbu mnoha stavů, protože Keap1 kontroluje, kdy Nrf2 reaguje na oxidační stres a bojuje proti němu. Za normálních podmínek jsou Keap1 a Nrf2 vázány, ale při stresu Keap1 uvolňuje Nrf2, aby plnil svou antioxidační funkci.
„Právě v průběhu rozhovoru se Nathan a jeho kolegové z Grove Biopharma, startupu zaměřeného na terapeutické zacílení proteinových interakcí, Robertovi zmínili, že plánují cílit na Nrf2,“ říká Johnson. "A Robert řekl: "Pokud to chceš udělat, možná budeš chtít zavolat Jeffu Johnsonovi."
Johnsonovi a Giannenchi brzy diskutovali o možnosti poskytnout laboratoři University of Wisconsin-Madison myší model mozkových buněk potřebný k testování Giannenchiho nanomateriálu.
Jeffrey Johnson říká, že byl zpočátku trochu skeptický k přístupu PLP, vzhledem k jeho neznalosti a obecným potížím s přesným zacílením proteinů v mozkových buňkách.
"Ale pak sem přišel jeden z Nathanových studentů a použil to na naše cely a, člověče, fungovalo to opravdu dobře," říká. "Pak jsme do toho opravdu kopali."
Studie zjistila, že Giannenchiho PLP byla vysoce účinná při vazbě na Keap1, což uvolnilo Nrf2 k akumulaci v buněčných jádrech, čímž se zvýšila jeho antioxidační funkce. Důležité je, že se tak stalo bez nežádoucích vedlejších účinků, které sužovaly jiné strategie aktivace Nrf2.
Zatímco tato práce byla prováděna na buňkách v kultuře, Johnson a Giannenchi nyní plánují provést podobné studie na myších modelech neurodegenerativních onemocnění, což je cesta výzkumu, kterou neočekávali, že se jí budou věnovat, ale nyní ji s nadšením pokračují.
„Nemáme žádné zkušenosti s biomateriály,“ říká Delinda Johnson. "Takže získání tohoto z Northwestern a další rozvoj biologické stránky zde na University of Wisconsin ukazuje, že tyto typy spolupráce jsou opravdu důležité."