Наноматеріал, що імітує білок, може лікувати нейродегенеративні захворювання
Останній перегляд: 14.06.2024
Весь контент iLive перевіряється медичними експертами, щоб забезпечити максимально можливу точність і відповідність фактам.
У нас є строгі правила щодо вибору джерел інформації та ми посилаємося тільки на авторитетні сайти, академічні дослідницькі інститути і, по можливості, доведені медичні дослідження. Зверніть увагу, що цифри в дужках ([1], [2] і т. д.) є інтерактивними посиланнями на такі дослідження.
Якщо ви вважаєте, що який-небудь з наших матеріалів є неточним, застарілим або іншим чином сумнівним, виберіть його і натисніть Ctrl + Enter.
Новий наноматеріал, який імітує поведінку білків, може стати ефективним засобом лікування хвороби Альцгеймера та інших нейродегенеративних захворювань. Цей наноматеріал змінює взаємодію між двома ключовими білками в клітинах мозку, що може мати потужний терапевтичний ефект.
Інноваційні результати, нещодавно опубліковані в журналі Advanced Materials, стали можливими завдяки співпраці вчених Університету Вісконсін-Медісон та інженерів із наноматеріалів Північно-Західного університету.
Ця робота спрямована на зміну взаємодії між двома білками, які, як вважають, беруть участь у таких захворюваннях, як хвороба Альцгеймера, хвороба Паркінсона та бічний аміотрофічний склероз (БАС).
Перший білок називається Nrf2, це особливий тип білка, який називається фактором транскрипції, який вмикає та вимикає гени в клітинах.
Однією з важливих функцій Nrf2 є його антиоксидантна дія. Хоча різні нейродегенеративні захворювання виникають внаслідок різних патологічних процесів, їх об’єднує токсичний вплив окисного стресу на нейрони та інші нервові клітини. Nrf2 бореться з цим токсичним стресом у клітинах мозку, допомагаючи запобігти розвитку захворювань.
Професор Джеффрі Джонсон з Фармацевтичної школи Університету Вісконсіна-Медісон разом зі своєю дружиною Деліндою Джонсон, старшим науковим співробітником школи, десятиліттями вивчали Nrf2 як багатообіцяючу мішень для лікування нейродегенеративних захворювань. У 2022 році Джонсони та їхні колеги виявили, що підвищення активності Nrf2 у певному типі клітин мозку, астроцитах, допомагає захистити нейрони в мишачих моделях Альцгеймера, що призводить до значного зниження втрата пам'яті.
Хоча попередні дослідження показали, що підвищення активності Nrf2 може бути основою для лікування хвороби Альцгеймера, вченим було важко ефективно націлити цей білок у мозок.
«Важко ввести ліки в мозок, але також було дуже важко знайти препарати, які активують Nrf2 без багатьох побічних ефектів», — каже Джеффрі Джонсон.
А тепер з'явився новий наноматеріал. Цей синтетичний матеріал, відомий як протеїноподібний полімер (PLP), призначений для зв’язування з білками так, ніби він сам по собі є білком. Цей нанорозмірний симулятор створила команда на чолі з професором хімії Натаном Джаннекші з Північно-Західного університету та членом Міжнародного інституту нанотехнологій університету.
Giannecchi розробив кілька PLP для націлювання на різні білки. Цей конкретний PLP структурований для зміни взаємодії між Nrf2 та іншим білком під назвою Keap1. Взаємодія цих білків, або шлях, є добре відомою мішенню для лікування багатьох захворювань, оскільки Keap1 контролює, коли Nrf2 реагує на окислювальний стрес і бореться з ним. За нормальних умов Keap1 і Nrf2 зв’язані, але під час стресу Keap1 вивільняє Nrf2 для виконання своєї антиоксидантної функції.
«Під час розмови Натан і його колеги з Grove Biopharma, стартапу, який зосереджується на терапевтичному націлюванні білкових взаємодій, згадали Роберту, що вони планують націлитися на Nrf2», — каже Джонсон. «І Роберт сказав: «Якщо ти збираєшся це зробити, ти можеш зателефонувати Джеффу Джонсону».
Невдовзі Джонсони та Джанненкі обговорювали можливість надання лабораторії Університету Вісконсіна-Медісон моделі клітин мозку миші, необхідних для тестування наноматеріалу Джанненкі.
Джеффрі Джонсон каже, що спочатку він трохи скептично ставився до підходу PLP, враховуючи його незнайомість із ним і загальну складність точного націлювання на білки в клітинах мозку.
"Але потім один зі студентів Натана прийшов сюди і використав це на наших клітинах, і, чувак, це спрацювало дуже добре", - каже він. «Тоді ми справді покопалися в цьому».
Дослідження показало, що PLP Giannenchi був дуже ефективним у зв’язуванні з Keap1, що дозволяло Nrf2 накопичуватися в ядрах клітин, підвищуючи його антиоксидантну функцію. Важливо те, що він зробив це, не спричинивши небажаних побічних ефектів, які заважали іншим стратегіям активації Nrf2.
Хоча цю роботу проводили в клітинах у культурі, Джонсон і Джанненкі тепер планують провести подібні дослідження на моделях нейродегенеративних захворювань на мишах. Це напрямок досліджень, який вони не очікували, але зараз із задоволенням продовжують.
«У нас немає досвіду роботи з біоматеріалами», — каже Делінда Джонсон. «Отримання цього від Northwestern, а потім подальший розвиток біології тут, в Університеті Вісконсіна, показує, що такі типи співпраці дійсно важливі».