Demencijos sutrikimų, tokių kaip Alzheimerio liga, gydymas vis dar yra vienas didžiausių šiuolaikinės medicinos iššūkių. Sergant neurodegeneracinėmis ligomis, smegenyse kaupiasi tam tikri baltymai, tokie kaip amiloido β baltymas. Įtariama, kad jie yra susiję su ligos vystymusi, todėl jie laikomi perspektyviu gydymo metodų taikiniu.
Jau žinoma, kad klaidingai sulankstyti baltymai susilieja ir sudaro pluoštines struktūras. Tačiau dar nėra visiškai suprantama, kaip susidaro šios fibrilės. Dabar komanda, vadovaujama „Empa“ tyrėjo Peterio Nirmalraj iš „Empa's Transport at Nanoscale Interfaces“ laboratorijos ir Airijos Limeriko universiteto mokslininkams, galėjo parodyti, kaip procesas vyksta naudojant ypač galingą vaizdo gavimo techniką.
Ypatingas dalykas: kai kurios nanometro plonumo fibrilės, matyt, užtikrina ligos plitimą smegenų audinyje, todėl yra vadinamos „superplitėjais“. Mokslininkai neseniai paskelbė savo išvadas žurnale Mokslo pažanga.
Toksiškas porūšis
Šis ypatingas baltymų fibrilių porūšis patraukė tyrėjų dėmesį dėl savo neįprastų savybių: vadinamųjų superspreader fibrilių kraštai ir paviršiai pasižymi ypač dideliu kataliziniu aktyvumu. Šiose labai aktyviose vietose kaupiasi nauji baltymų statybiniai blokai. Dėl to iš šių branduolių susidarymo vietų susidaro naujos ilgos grandinės fibrilės. Tyrėjai daro prielaidą, kad šios antrosios kartos fibrilės ilgainiui išplito ir formuoja naujus agregatus smegenyse.
Neteisingai sulankstyto amiloido β baltymo cheminė sudėtis yra žinoma. Anksčiau buvo neaiškus mechanizmas, kaip baltymų statybiniai blokai susijungia ir sudaro antrosios kartos fibriles, taip pat jų forma ir struktūra. „Įprasti metodai, pavyzdžiui, pagrįsti dažymo metodais, gali pakeisti baltymų morfologiją ir adsorbcijos vietą, kad jų nebūtų galima analizuoti natūralia forma“, – sako Nirmalraj.
Neregėtas tikslumas
Technika, kurią mokslininkai naudojo šiame naujame tyrime, yra kitokia: baltymai analizuojami nepakitę druskos tirpale, kuris yra daug artimesnis natūralioms žmogaus kūno sąlygoms nei įprastiniais metodais. Didelės skiriamosios gebos atominės jėgos mikroskopu mažiau nei 10 nanometrų storio fibriles galima nufotografuoti neregėtu tikslumu kambario temperatūroje.
Tyrėjai galėjo stebėti fibrilių formavimosi procesą realiu laiku – nuo pirmųjų akimirkų iki kitų 250 valandų. Tada analizės buvo palygintos ir papildytos molekulinio modelio skaičiavimais. Tai leido fibriles suskirstyti į subpopuliacijas, tokias kaip „superskleidė” pagal jų paviršiaus struktūras.
„Šis darbas priartina mus dar vienu žingsniu, kad geriau suprastume, kaip šie baltymai plinta Alzheimerio ligos smegenų audinyje“, – sako Empa tyrėjas Nirmalraj. Jis tikisi, kad tai galiausiai paskatins naujų būdų stebėti ligos progresavimą ir diagnostikos procedūras.