Написано AZoNano [194590045] [194590045] [194590045]

13 2020

Исследователи из EPFL разработали надежные инструменты для выявления разнообразия амилоидных фибрилл, которые связаны с болезнью Альцгеймера и другими нейродегенеративными расстройствами.

Исследователи смогли достичь этого прорыва, создав наночастицы золота, которые в сочетании с криогенной просвечивающей электронной микроскопией дают беспрецедентные и быстрые изображения фибрилл.

Болезнь Альцгеймера характеризуется наличием узловидных структур между клетками головного мозга. Они известны как «амилоидные фибриллы», разработанные печально известным амилоид-бета-пептидом и белком Тау, которые считаются двумя наиболее желательными мишенями для разработки методов лечения болезни Альцгеймера и аналогичных заболеваний.

Как правило, тау и амилоид-бета синтезируются в мозге. Но эти белки могут начать скручиваться друг с другом, образуя тяжелые структуры фибрилл. Когда это происходит, результатом являются такие расстройства, как болезнь Альцгеймера и другие нейродегенеративные заболевания.

Структуры фибрилл разбросаны по всему мозгу при переходе от одной клетки к другой. Это приводит к дегенерации нейронов, что приводит к повреждению мозга и когнитивным нарушениям, таким как потеря памяти. Поэтому в центре внимания научных исследований, предпринимаемых учеными, было торможение этих процессов, чтобы задержать прогрессирование заболевания.

Исследователи теперь знают, что эти амилоидные фибриллы могут встречаться в различных структурах и формах, которые имеют разные свойства, что может объяснить, почему у пациентов с болезнью Паркинсона и Альцгеймера проявляются различные клинические симптомы.

В результате, выявление этого различия и его связь с симптомами заболевания у людей или биологической активностью этих видов в моделях заболеваний имеет жизненно важное значение для понимания механизмов болезни и разработки новых методов диагностики и терапии.

Поскольку амилоидные фибриллы очень важны, исследователи предприняли ряд мер для их более детальной визуализации, чтобы понять их структуру.

Выяснение деталей их структуры, вероятно, могло бы привести к определению слабых мест, которые могут быть направлены на лечение, тем самым обеспечивая основу для разработки более надежных диагностических инструментов. Несмотря на то, что было проведено большое количество исследований, было очень сложно собрать и отобразить разнообразие фибрилл в биологических образцах. Это из-за их неоднородности и сложной природы.

Путь золота (наночастицы)

В настоящее время исследователи из групп Francesco Stellacci и Hilal Lashuel из EPFL решили эту проблему. В новаторском исследовании, опубликованном в PNAS исследователи продемонстрировали, что амфифильные анионные наночастицы золота диаметром около 3 нм обладают исключительной способностью эффективно маркировать края амилоидных фибрилл в гидратированном состоянии. Это облегчает визуализацию разнообразных амилоидных фибрилл.

Исследование возглавляли аспирант Урсула Сендровска и доктор Пауло Дж. Сильва.

Исследователи достигли этого путем визуализации фибрилл, украшенных наночастицами, с помощью уникальной формы ПЭМ, известной как «криогенная просвечивающая электронная микроскопия» (крио-ЭМ). Основное различие в крио-ЭМ состоит в том, что образец (то есть фибриллы) первоначально быстро замораживается до очень низкой температуры и может наблюдаться в своем «естественном» состоянии без необходимости фиксировать или окрашивать заранее.

Используя возможности крио-ЭМ и высокоэффективное связывание наночастиц золота, ученые могли получать изображения фибрилл и раскрывать их разнообразие с беспрецедентной ясностью. Визуализированные фибриллы были выращены в лаборатории и получены из фактических посмертных тканей пациентов.

Наши результаты показывают поразительное морфологическое различие между фибриллами, образующимися в бесклеточных системах, и выделенными из пациентов . Это подтверждает современное мнение о том, что физиологическая среда играет основную роль в определении различных типов амилоидных фибрилл .

Франческо Стеллаччи, исследователь, EPFL

« Эти достижения проложили путь для выяснения структурной основы амилоидных штаммов и токсичности », – заявил Лашуэль.

Наночастицы являются мощными и крайне необходимыми инструментами для быстрой визуализации и профилирования морфологического полиморфизма амилоида в различных типах образцов в крио-условиях, особенно в сложных образцах, выделенных из патологических агрегатов человеческого происхождения .

Хилал Лашуэль, исследователь, EPFL

Источник: https://www.epfl.ch/en/