Persönliche Gesundheit

Ein game-changing-test für Prionen -, Alzheimer-und Parkinson-Erkrankungen ist auf dem Horizont

Es gibt derzeit keine wirksamen Behandlungen für prion-Erkrankungen, einer Familie von tödlichen neurodegenerative Bedingungen, die durch die Ansammlung von falsch gefalteten Kopien, die von einem natürlich vorkommenden protein. Aber jetzt gibt es endlich eine effektive Möglichkeit für Sie zu testen.

Wie berichtet in der Zeitschrift PLOS ONE, ein team von Wissenschaftlern, die gearbeitet haben, auf prion-Nachweis für die fast 20 Jahre haben bewiesen, dass Ihre einzigartigen, synthetischen Molekül-basierten Ansatz isolieren können prion-Proteine in Körperflüssigkeiten Stichprobe von infizierten Tieren. Dieser Befund—bestätigt, dass Ihr test ist der einzige publizierte Testverfahren in der Lage schnelle, nicht-invasive prion-Nachweis in lebenden Subjekten—ist ein bedeutender Meilenstein in der Entwicklung der biomedizinischen Technologien mit weit reichenden Anwendungen.

„Unsere peptoid-Perlen haben die Fähigkeit zu erkennen, die fehlgefaltete Proteine, die als Infektionserreger, so könnte es haben einen erheblichen Einfluss im Bereich der Prionen-Krankheiten, aber wir haben auch gezeigt, dass Sie auf die Suche nach dem großen, aggregierten Proteinen, die die Krankheitserreger in der Alzheimer-und Parkinson-Krankheiten, unter anderem“, sagte Ronald Zuckermann, einem frühen Pionier von peptoiden und eine von der Forschungsgruppe Gründungsmitglieder. Zuckermann ist jetzt ein senior-Wissenschaftler am Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab)’s Molecular Foundry.“Prion-Krankheiten sind selten, aber es gibt viele fehlgefaltete protein-basierte Krankheiten, die Millionen von Menschen betreffen, die auch sehr schlecht verstanden. Und wie prion-Erkrankungen, brauchen wir einen Weg, um zu diagnostizieren, diese slow-onset-Bedingungen in den Jahren, bevor Symptome auftreten.“

Peptoide sind künstliche verbindungen, die aus zu imitieren, um Peptide, die kurzen Ketten von Aminosäuren, die als protein-Bausteine. Das team der Perlen sind kleine Magneten bedeckt, peptoide, die mimik Teil des prion-proteins. Wenn Hinzugefügt, um eine flüssige Probe, die peptoid-Perlen-Einheiten latch fehlgefalteten prion-protein-Aggregaten, sondern lassen Sie normale Proteine allein.“Es ist wie Flausch“, sagte co-Autor Michael Connolly, senior scientific Ingenieur des Molecular Foundry biologischen Nanostrukturen Gruppe. „Die aggregierten fehlgefaltete protein hat mehrere Haken—mehrere Bindungsstellen—das befestigen der Perle, die wie in dem ergänzenden Blatt. Aber die natürlichen, korrekt gefalteten protein hat nur einen einzigen Haken, so dass seine Bindungsaffinität viel geringer.“

Einmal gebunden, die fehlgefaltete Proteine werden dann aus der Flüssigkeit magnetisch, und führen Sie dann durch einen test namens fehlgefalteten protein assay (MPA), die entwickelt wurde von Wissenschaftlern bei Novartis und senior-Autor Adriano Aguzzi, ein Nervenarzt und renommierter Experte in der Prionen-Krankheiten.

„Oben auf potenziell erkennen asymptomatische Träger der Krankheit, der peptoid-bead MPA optimiert werden konnten-Bildschirm-Blut und Blut-Produkten in einer günstigen und schnellen Art und Weise, eine Fähigkeit, die sehr wichtig für die Vermeidung von zufälligen übertragung im Falle einer neuen Prionen-Krankheit Ausbruch,“ sagte ersten Autor Simone Hornemann, senior researcher in Aguzzi Gruppe am Universitätsspital Zürich Institut für Neuropathologie. „Dieser Test könnte auch modifiziert werden, um zu testen, Rehe und Elche für chronic wasting disease (CWD), eine prion-Krankheit, die als eine Globale Epidemie, die in diesen Tieren.“

Die seltsame Welt der Prionen

Formal bekannt als transmissible spongiforme Enzephalopathien oder TSE, Prionen-Erkrankungen auftreten, in vielen Arten von Säugetieren. Sie in der Regel auftreten, wenn-aus unbekannten Gründen-die einzelnen prion-Proteine beginnen, sich auf eine bestimmte fehlgefaltete Form, und durch einen mysteriösen molekularen Mechanismen, die dann als unaufhaltsamer Infektionserreger, die veranlassen, dass andere, normale Kopien des prion-proteins auch auf die fehlgefaltete Form und kleben zusammen in Klumpen.

Diese protein-Verwicklungen ablagern gesamten Nervensystems, induzieren ein Muster von weit verbreiteten Zelltod, der gibt Gehirn Gewebe eine unverwechselbare wie ein Schwamm Aussehen. Obwohl dieses „sporadischen“ form ist die häufigste, Prionen-Krankheiten können auch entstehen aus einer vererbten genetischen mutation im prion-protein, oder von der Exposition zu einem fehlgefalteten prion-protein von einem anderen Individuum auch aus einer anderen Spezies.

Einmal als separate, isolierte medizinische Kuriositäten, die wissenschaftliche Gemeinschaft begann das verbinden der Punkte zwischen den vielen Formen von prion-Krankheiten in der mid-20th Jahrhundert, und schließlich identifiziert das zugrunde liegende prion-protein in 1985. Doch auch nach dieser Entdeckung, Entwicklung von diagnostischen tests und Therapien, geschweige denn untersuchen auch die Bedingungen, schwierig blieb. Das größte Hindernis ist, dass alle betroffenen haben extrem niedrige Konzentrationen von fehlgefalteten Proteinen im Blut und anderen Flüssigkeiten, aber die normale form des proteins ist im überfluss vorhanden.

Dann, in den späten 1980er Jahren, die einen beträchtlichen Ausbruch der bovinen spongiformen Enzephalopathie (bekannt als „mad cow disease“) in der europäischen Rinder-und mehrere hundert zugeordneten Fälle bei Menschen beleuchtet, wie schnell prion-Krankheiten können sich ausbreiten, angesichts der globalisierten Handel von biologischen Produkten. Diese Ereignisse waren Auslöser für die medizinische Gemeinschaft zu priorisieren Forschung in Richtung einer effizienten, mass herstellbar test, der verwendet werden könnte, um Bildschirm für das Vorhandensein von Prionen in lebenden Patienten, Nahrungsmittel und Tierische Produkte.

Ein innovativer Ansatz

Es war während dieser dringende wissenschaftliche Bewegung, die Zuckermann, Connolly, und Aguzzi ersten zusammen.

„Zurück in die 90er, wir waren in einem Unternehmen, jetzt Teil von Novartis, war das Interesse bei der Aufdeckung dieser Art von Krankheiten in Blut, und zu der Zeit schien dies ziemlich weit hergeholt“, sagte Zuckermann. Auf der Spitze sensibel genug, um zu isolieren, die geringe Mengen von Prionen und spezifisch genug, um nicht erzeugen false positives aus dem normalen protein, alle möglichen Bindemittel werden in der Lage zu widerstehen, die protein-abbauende Enzyme, die natürlich zirkulieren im Blut. „Die diagnostische Aufgabe Klang einfach, weil dieses ein Aggregat von der gleichen protein zu wollen, link zu sich selbst; also, wenn Sie nur kleben Sie eines Ihrer Peptide auf eine Perle oder ein Antikörper dann sollte es binden automatisch“, sagte Zuckermann. Connolly erklärte, „Aber die anderen Gruppen lief in Probleme, weil diese bindenden Proteine wurden abgebaut, bevor ein assay konnte abgeschlossen werden. Sie kamen, um Ron und ich, weil wir zeigten, Sie könnten eine analoge, nicht beeinträchtigen.“

Nach frühen Experimenten in Blut und plasma als erfolgversprechend erwiesen, die Autoren unternahmen eine Serie von Studien, die formal beweisen seine Wirksamkeit. Durch diese Untersuchungen, die letztlich führte zu der aktuellen Studie, Zuckermann, Connolly und seine Novartis-Mitarbeiter gezeigt, dass die peptoide binden an eine Vielzahl von Tier-Prionen und andere Krankheit-verursachende protein-Aggregate.

Während dieser Untersuchung war es, die Entfaltung, 2006, Zuckermann und Connolly traten der Molecular Foundry zu etablieren, die die biologische Nanostrukturen Anlage. Sie haben sich seitdem entwickelt, die eine automatisierte Synthese-Technik kann die Massenproduktion der peptoide in jeder gewünschten Reihenfolge—eine einzigartige Möglichkeit angeboten, um die wissenschaftliche Gemeinschaft im Rahmen der Molecular Foundry user-Programm.