مطالعه نشان می دهد که فیبرهای پروتئینی بسیار بلند نشانه بیماری آلزایمر شدید هستند

در طول دوره بیماری آلزایمر، فیبرهای پروتئینی در مایع نخاعی افراد مبتلا ظاهر می شود. محققان Empa به همراه دپارتمان نورولوژی در بیمارستان کانتونال در سنت گالن، اکنون طیف وسیعی از توده های پروتئینی از الیگومرها، پروتوفیبریل ها تا فیبریل ها را در مایع نخاعی تجسم کرده اند. نتیجه گیری: فیبریل های پروتئینی فوق العاده طولانی نشانه بیماری آلزایمر شدید هستند. این مطالعه که اخیراً در Communications Biology منتشر شده است، نقش ظریف تجمع پروتئین در ایجاد بیماری آلزایمر را روشن می کند و انتظار می رود که تشخیص زودهنگام زوال عقل را بهبود بخشد.

تشخیص زودهنگام و درمان زوال عقل مانند آلزایمر هنوز یکی از چالش های بزرگ پزشکی مدرن است. قبلاً مشخص شده است که پروتئین های خاصی در مایع مغزی نخاعی می توانند برای تشخیص بیماری آلزایمر استفاده شوند. با این حال، روش‌های تشخیص فعلی برای چنین نشانگرهای زیستی با استفاده از آزمایش‌های بیوشیمیایی تنها می‌توانند حضور چنین پروتئین‌های پاتولوژیکی را تأیید و کمیت کنند. هیچ نتیجه‌گیری در مورد مورفولوژی اصلی پروتئین‌ها با استفاده از سنجش‌های بیوشیمیایی، که اطلاعاتی در مورد مراحل بیماری دارد، نمی‌توان گرفت.

با این حال، اگر چنین اطلاعاتی به‌طور مستقیم و بدون برچسب به دست بیاید، می‌تواند نتیجه‌گیری در مورد مرحله بیماری و ارزیابی کارایی یک درمان تجویز شده را امکان‌پذیر کند. تیمی از آزمایشگاه انتقال در مقیاس نانو در Empa و بخش نورولوژی در بیمارستان کانتونال در سنت گالن اکنون از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) برای تجسم پروتئین‌هایی استفاده کرده‌اند که نشان‌دهنده بیماری آلزایمر در شرایط نزدیک به واقعیت تا حد امکان محققان اخیراً نتایج خود را در مجله منتشر کردند زیست شناسی ارتباطات.

مولکول به شکل طبیعی

با مطالعه جدید، محققان بخش دیگری از پازل را به بینش خود در مورد توسعه و تشخیص آلزایمر اضافه کردند. در یک مطالعه قبلی، تیمی به سرپرستی محقق Empa، Peter Nirmalraj از آزمایشگاه Transport at Nanoscale Interfaces در دوبندورف، قبلاً توانسته بودند پروتئین‌های بالقوه پاتولوژیک را در شکل طبیعی خود در خون آشکار کنند. برای کار خود، آنها از بنیاد فرانکو رگلی برای تحقیقات بیماری های عصبی در برن تقدیر کردند. اکنون محققان با جزئیات شکل بدون تغییر پروتئین ها را مستقیماً در مایع نخاعی نشان می دهند.

دقت چشمگیر

این امر به لطف فناوری امکان‌پذیر شد که دنیای مولکول‌ها را در درونی‌ترین قسمت‌های آن‌ها با دقت چشمگیر قابل مشاهده می‌کند: میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM). فناوری AFM که از نظر اندازه شبیه یک میکروسکوپ رومیزی معمولی است، مشاهدات مورفولوژیکی در محدوده نانومتری را بدون از بین بردن پروتئین ها امکان پذیر می کند. و در تجزیه و تحلیل تفاوت در اندازه، ساختار، شکل و الگوهای مونتاژ تجمع پروتئین به طور مستقیم در مایع نخاعی، تیم اکنون توانسته است ارتباطی با مرحله بیماری را شناسایی کند. نیرمالراج، بیوفیزیکدان می گوید: «در حالی که فقط فیبرهای پروتئینی کوتاه به طول حدود 100 نانومتر در مراحل اولیه بیماری در افراد یافت شد، فیبرهایی با چند برابر این طول – که به چند میکرومتر می رسد – در مراحل بعدی بیماری ظاهر شدند. از سوی دیگر، در افراد سالم از نظر شناختی، هیچ فیبریل یا حتی کوتاه‌تری در نمونه‌های مایع نخاعی وجود نداشت.

Tailwind برای فناوری AFM

پس از این مطالعات آزمایشی با 33 نفر، تیم اکنون تلاش‌های خود را برای تطبیق یافته‌های جمع‌آوری‌شده در آزمایشگاه با داده‌های گروه‌های بزرگ‌تری از بیماران و کسب اطلاعات در مورد ماهیت شیمیایی پروتئین‌های موجود در مایعات بدن افزایش خواهد داد. اخیراً، Nirmalraj از بنیاد سیناپسیس تحقیقات دمانس سوئیس حمایت دریافت کرد تا مطالعه در حال انجام را برای تشخیص زودهنگام بیماری آلزایمر مبتنی بر خون پیش ببرد.

Nirmalraj متقاعد شده است: «فناوری AFM پتانسیل تکمیل آزمایش‌های نشانگر زیستی مرسوم و بهبود تشخیص زودهنگام آلزایمر را دارد. به این دلیل که در حالی که آزمایش‌های نشانگر زیستی سطوح پروتئین را نشان می‌دهند، فناوری AFM می‌تواند اطلاعاتی در مورد تفاوت‌های مورفولوژیکی در دانه‌های پروتئین ارائه دهد که نشان‌دهنده پیشرفت بیماری است. علاوه بر این، درک بیشتر روند بیماری به منظور فراهم کردن زمینه برای داروهای جدید و موثرتر امکان پذیر خواهد بود.