Eiwit-nabootsend nanomateriaal zou neurodegeneratieve ziekten kunnen behandelen
Laatst beoordeeld: 14.06.2024
Alle iLive-inhoud wordt medisch beoordeeld of gecontroleerd op feiten om zo veel mogelijk feitelijke nauwkeurigheid te waarborgen.
We hebben strikte richtlijnen voor sourcing en koppelen alleen aan gerenommeerde mediasites, academische onderzoeksinstellingen en, waar mogelijk, medisch getoetste onderzoeken. Merk op dat de nummers tussen haakjes ([1], [2], etc.) klikbare links naar deze studies zijn.
Als u van mening bent dat onze inhoud onjuist, verouderd of anderszins twijfelachtig is, selecteert u deze en drukt u op Ctrl + Enter.
Een nieuw nanomateriaal dat het gedrag van eiwitten nabootst, zou een effectieve behandeling kunnen worden voor de ziekte van Alzheimer en andere neurodegeneratieve ziekten. Dit nanomateriaal verandert de interactie tussen twee sleuteleiwitten in hersencellen, wat een krachtig therapeutisch effect kan hebben.
De innovatieve resultaten, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials, werden mogelijk gemaakt door een samenwerking tussen wetenschappers van de Universiteit van Wisconsin-Madison en nanomateriaalingenieurs van de Northwestern University.
Het werk richt zich op het veranderen van de interactie tussen twee eiwitten waarvan wordt aangenomen dat ze betrokken zijn bij ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson en amyotrofische laterale sclerose (ALS).
Het eerste eiwit heet Nrf2, een specifiek type eiwit dat een transcriptiefactor wordt genoemd en dat genen in cellen aan en uit zet.
Een van de belangrijke functies van Nrf2 is de antioxiderende werking. Hoewel verschillende neurodegeneratieve ziekten voortkomen uit verschillende pathologische processen, zijn ze verenigd door de toxische effecten van oxidatieve stress op neuronen en andere zenuwcellen. Nrf2 bestrijdt deze giftige stress in hersencellen en helpt de ontwikkeling van ziekten te voorkomen.
Professor Jeffrey Johnson van de University of Wisconsin-Madison School of Pharmacy bestudeert samen met zijn vrouw Delinda Johnson, een senior wetenschapper aan de school, Nrf2 al tientallen jaren als een veelbelovend doelwit voor de behandeling van neurodegeneratieve ziekten. In 2022 ontdekten de Johnsons en hun collega's dat toenemende Nrf2-activiteit in een bepaald type hersencel, astrocyten, neuronen helpt beschermen in muismodellen van Alzheimer, wat resulteert in een aanzienlijke vermindering van de hersencellen. Geheugenverlies.
Hoewel eerder onderzoek suggereerde dat toenemende Nrf2-activiteit de basis zou kunnen zijn voor de behandeling van de ziekte van Alzheimer, hebben wetenschappers moeite gehad om dit eiwit effectief in de hersenen te richten.
"Het is moeilijk om medicijnen in de hersenen te krijgen, maar het was ook erg moeilijk om medicijnen te vinden die Nrf2 activeren zonder veel bijwerkingen", zegt Jeffrey Johnson.
En nu is er een nieuw nanomateriaal verschenen. Dit synthetische materiaal staat bekend als een eiwitachtig polymeer (PLP) en is ontworpen om aan eiwitten te binden alsof het zelf een eiwit is. Deze simulator op nanoschaal is gemaakt door een team onder leiding van scheikundeprofessor Nathan Giannekshi van de Northwestern University en lid van het International Institute of Nanotechnology van de universiteit.
Giannecchi heeft verschillende PLP's ontworpen om zich op verschillende eiwitten te richten. Deze specifieke PLP is gestructureerd om de interactie tussen Nrf2 en een ander eiwit genaamd Keap1 te veranderen. De interactie van deze eiwitten, of route, is een bekend doelwit voor de behandeling van veel aandoeningen, omdat Keap1 controleert wanneer Nrf2 reageert op oxidatieve stress en deze bestrijdt. Onder normale omstandigheden zijn Keap1 en Nrf2 gebonden, maar bij stress geeft Keap1 Nrf2 vrij om zijn antioxiderende functie uit te voeren.
"Het was net in de loop van het gesprek dat Nathan en zijn collega's bij Grove Biopharma, een startup die zich richt op het therapeutisch richten op eiwitinteracties, tegen Robert vertelden dat ze van plan waren zich op Nrf2 te richten", zegt Johnson. "En Robert zei: 'Als je dit gaat doen, wil je misschien Jeff Johnson bellen.'"
Al snel bespraken de Johnsons en Giannenchi de mogelijkheid om het laboratorium van de Universiteit van Wisconsin-Madison te voorzien van de muismodel-hersencellen die nodig zijn om Giannenchi's nanomateriaal te testen.
Jeffrey Johnson zegt dat hij aanvankelijk een beetje sceptisch stond tegenover de PLP-aanpak, gezien zijn onbekendheid ermee en de algemene moeilijkheid om eiwitten in hersencellen nauwkeurig te targeten.
"Maar toen kwam een van Nathans studenten hier en gebruikte het op onze cellen, en man, het werkte heel goed", zegt hij. "Toen zijn we ons er echt in gaan verdiepen."
Uit het onderzoek bleek dat PLP van Giannenchi zeer effectief was in het binden aan Keap1, waardoor Nrf2 zich kon ophopen in de celkernen, waardoor de antioxiderende functie ervan werd versterkt. Belangrijk is dat dit gebeurde zonder de ongewenste bijwerkingen te veroorzaken die andere Nrf2-activeringsstrategieën teisterden.
Terwijl dit werk werd gedaan in cellen in cultuur, zijn Johnson en Giannenchi nu van plan soortgelijke studies uit te voeren in muismodellen van neurodegeneratieve ziekten, een onderzoeksrichting waarvan ze niet hadden verwacht dat ze die zouden volgen, maar die ze nu graag willen gaan volgen.
>“We hebben geen achtergrond in biomaterialen”, zegt Delinda Johnson. “Dus door dit uit Northwestern te halen en vervolgens de biologiekant hier aan de Universiteit van Wisconsin verder te ontwikkelen, blijkt dat dit soort samenwerkingen erg belangrijk zijn.”