Учени откриха ключ към разкриването на мистерията на дегенеративните мозъчни заболявания като болестта на Алцхаймер

Учените са разработили NeuM, техника за етикетиране на неврони, която позволява подробно наблюдение на структурата на невроните. Успешно проследяване на неврологичните промени до 72 часа.

Болест на Алцхаймер Болестта на Паркинсон, болестта на Паркинсон и инсултът са основната триада на невродегенеративните състояния. Тези нарушения се характеризират с дисфункция и прогресивно влошаване на нервните клетки, невроните. За да се разберат основните механизми на тези неврологични състояния и да се формулират лечения, от съществено значение е да има техники за етикетиране, които позволяват визуализиране на невронни промени както при здрави, така и при патологични състояния.

Изследователски екип, ръководен от д-р Kim Yeon-kyung от Института за мозъчни науки към Корейския институт за наука и технологии (Кист, в сътрудничество с екипа на професор Джан Йонг-тай от Университета за наука и технологии в Поханг, обяви разработването на технология за етикетиране на неврони от следващо поколение, наречена NeuM. NeuM (селективни невронни мембрани) селективно маркира невронните мембрани, визуализирайки невронните структури и позволявайки наблюдение в реално време на невронните промени.

Изследователи от екипа на д-р Kim Yun-kyung в KIST използват технологията за етикетиране на неврони от следващо поколение, NeuM, за визуализиране на неврони в реално време и изследване на изображения с висока разделителна способност. Кредит: Корейски институт за наука и технологии

Невроните непрекъснато променят своята структура и функция, за да предават информация от сетивните органи към мозъка и да организират мисли, спомени и поведение. Следователно, за да се преодолеят невродегенеративните заболявания, е необходимо да се разработят техники, които селективно маркират живи неврони за наблюдение в реално време. Въпреки това, настоящите техники за маркиране, базирани на гени и антитела, които обикновено се използват за наблюдение на неврони, страдат от спад точност Дългосрочното проследяване е трудно поради зависимостта му от генната експресия или специфични протеини.

Предимства и възможности на NeuM

NeuM, разработен от изследователския екип чрез молекулярно проектиране на неврони, има отличен афинитет към невронните мембрани, което позволява дългосрочно проследяване и изображения с висока разделителна способност на неврони. Флуоресцентни сензори в NeuM се прикрепят към невронни мембрани, използвайки жива клетъчна активност, и излъчват флуоресцентни сигнали при възбуждане от специфични дължини на вълните на светлината. Тази визуализация на невронни клетъчни мембрани позволява подробно наблюдение на нервните крайни структури и мониторинг с висока разделителна способност на невронната диференциация и взаимодействия.

Молекулен дизайн на селективно маркиране на невронни мембрани. Кредит: Корейски институт за наука и технологии

NeuM, като първата технология за оцветяване на клетъчните мембрани чрез ендоцитоза в живи неврони, показва селективна реактивност към живи клетки, с изключение на мъртви клетки без интернализация. Освен това изследователският екип успя да удължи времето за наблюдение на невроните от едва 6 часа на 72 часа, позволявайки динамичните промени в живите неврони да бъдат уловени за продължителен период в отговор на промените в околната среда.

Очаква се NeuM да предостави информация за изследванията и разработването на лечение за невродегенеративни заболявания, за които в момента няма лек. Тези заболявания, включително болестта на Алцхаймер, са резултат от увреждане на нервните клетки поради производството на токсични протеини като амилоид и притока на възпалителни вещества. Внимателното наблюдение на NeuM за неврологични промени може ефективно да улесни оценката на кандидат терапевтичните съединения.

„NeuM, който беше разработен този път, може да прави разлика между стареещи и дегенериращи неврони, превръщайки се в решаващ инструмент за изясняване на механизмите на дегенеративни мозъчни разстройства и разработване на лечения“, каза д-р Ким. Той също така добави: „В бъдеще планираме да подобрим NeuM за по-прецизен анализ на невроните чрез проектиране на флуоресцентни дължини на вълните за разграничаване на цветове като зелено и червено.“

Справка: „NeuM: неврон-селективна сонда, включена в живи невронни мембрани чрез клатрин-медиирана подобрена ендоцитоза в първични неврони“ от Yoonsik Song, Lizaveta Gotina, Kyu-Hyun Kim, Jung-Yul Lee, Solji Shin, Hira Aziz, Dong- Мин Канг, Сяо 7 декември 2023 г., 7 декември 2023 г Angewandte Chemie International Edition.
doi: 10.1002/anie.202312942

Това изследване беше подкрепено от Министерството на науката и ИКТ (министър Lee Jung-ho) чрез големи проекти на KIST и проекта за преодоляване на деменцията (RS-2023-00261784).