Болезнь Альцгеймера является шестой по значимости причиной смерти в Соединенных Штатах, затрагивающая один из 10 людей старше 65 лет. Ученые технических наноустройств нарушить процессы в головном мозге, которые приводят к заболеванию.
Люди, которые страдают от болезни Альцгеймера, имеют особый вид доски, из самособирающихся молекул, называемых β-амилоида (Aß) пептиды, которые накапливаются в головном мозге с течением времени. Эта раскачка, как полагают, способствуют потере нейронных соединений и гибели клеток. Исследователи изучают способы предотвращения пептидов, образующих эти опасные металлические пластинкы для того, чтобы остановить развитие болезни Альцгеймера в мозге.
В многопрофильном исследования, ученые из Департамента энергетики США (МЭ США) Аргоннской национальной лаборатории, вместе с коллегами из Корейского института науки и технологий (кист) и корейского института науки и технологий (KAIST) разработали новый подход, чтобы предотвратить образование бляшек путем создания наноразмерных устройство, которое улавливает опасные пептиды, прежде чем они смогут самостоятельно собрать.
Возникают β-амилоидных пептидов от пробоя амилоидоподобного протеина прекурсора, нормальным компонентом клеток мозга», — сказала Розмари Вилтон, молекулярный биолог в отдел бионаук Аргонна. «В здоровом мозгу, эти отброшенные пептиды исключены.»
В мозги склонны к развитию болезни Альцгеймера, однако, мозг не исключает пептидов, оставляя их конгломерат в деструктивных бляшек.
«Идея заключается в том, что, в конечном счете, кашицы из наших наноустройств может собрать пептиды, как они отпадают от клеток, прежде чем они получают шанс совокупности», — добавила Елена Рожкова, ученый из Аргоннской центр наноразмерных материалов (УНМ), в ДОУ управление науки пользователей объекта.
Украсив поверхность
Исследователи покрыли поверхность новое наноустройство с фрагментами антитела — тип — белок, который распознает и связывается с Aß пептидов. Поверхность нано-прибор сферические и пористые, и ее кратеров увеличить доступную площадь поверхности для антител к крышке. Больше площадь поверхности означает больше возможностей для захвата липкой пептидов.
Чтобы найти оптимальное покрытие, ученые сначала искали более ранних исследованиях для выявления антител, которые имеют высокое сродство к Aß пептидов. Важно выбрать антитело, которое привлекает пептидов, но не связывается с другими молекулами в мозге. Тогда команда, возглавляемая Уилтон, производят антитела бактерий и проверял их работу.
Полный молекула антитела может быть до нескольких десятков нанометров в длину, что в области нанотехнологии. Однако только часть этих антител участвует в привлечении пептиды. Для достижения максимальной эффективности и потенциала наноустройств, группа Уилтона создали крошечные фрагменты антител, чтобы украсить наноустройство поверхности.
Проектирование и тестирование наноустройство
Ученые ЦПЭМ построены на базе пористой, сферические наноустройств из кремния, материала, который давно используется в биомедицинских приложениях благодаря своей гибкости в синтезе и его нетоксичность в организме. Покрытые фрагменты антител, в наноустройств захватить и поглотить Aß пептидов с высокой селективностью и прочностью.
«Многие попытки предотвратить болезнь Альцгеймера направлены на ингибирование ферментов от режущего β-амилоидных пептидов с поверхностью клетки», — сказала Рожкова, который вел проект по НСЖ. «Наш подход к ликвидации является более прямым. Мы взяли строительные блоки из нанотехнологий и биологии инженер высокой емкости ‘клетка’, что ловушки пептиды и очищает их от мозга».
В НСЖ, ученые проверили эффективность устройства путем сравнения, как вели себя пептиды в отсутствие и присутствии наноустройств. Используя в пробирке передачи электронной микроскопии (ТЭМ), они наблюдали заметное снижение агрегации пептида в присутствии наноустройств. Они также проанализировали взаимодействий с использованием конфокальной лазерной сканирующей микроскопии и микроуровне измерения термофореза, два дополнительных методик для характеризации взаимодействий на наноуровне.
Ученые также проводили малоуглового рассеяния рентгеновских лучей для изучения процессов, которые делают наноустройств пористого во время синтеза. Ученые проводили рентгеновскую характеристику, возглавляемая Byeongdu ли группа лидера в Аргоннской рентгеновского научный отдел, в частей 12-ИД-в лаборатории передовых фотонных источников (АПС) Министерства энергетики США офис науки пользователей объекта.
Эти исследования поддержал доводы, что наноустройств секвестрировать пептидов путь к агрегации более чем на 90% по сравнению с контролем кремнеземные частицы без фрагментов антител. Однако устройства по-прежнему необходимы, чтобы продемонстрировать их эффективность и безопасность внутри клеток и мозги.
Joonseok ли … кто первоначально предложил этот эксперимент в Аргонне, как научный руководитель назначенец и впервые конструкция для наноустройство — продолжил изучение терапевтического потенциала этого устройства на кисте и KAIST.
«Позиция докторов режиссера-это редкая возможность, предлагаемых в Аргонне, что позволяет достигать уникальных научно-исследовательских проектов и кросс-поле сотрудничества, что может стать невозможным», — сказала Рожкова. «У нас есть невероятные умы в лаборатории, кто хочет изучить темы, которые не подпадают под определенную область исследования, и эта программа стимулирует это творчество и инновации».
В Vivo эксперименты — эксперименты, которые происходили в жизни клеток-в исполнении Ли и его сотрудники показали, что наноустройств являются нетоксичными для клеток. Они также проверили эффективность устройства в мозге мышей с болезнью Альцгеймера, демонстрируя примерно на 30% подавление образования бляшек в мозге, содержащие наноустройства по сравнению с контролем мозгов. Исследования на мышах были проведены в кисте и KAIST Южной Кореи, имеющие соответствующие допуски правительства.
В данном исследовании объединены сильные антитела инженерии и нанотехнологий, мощность двух установок пользователя Пупкина в Аргонне и инновационного сотрудничества, обусловленные программу постдокторантуры лаборатории для изучения технологического подхода к предотвращению болезни Альцгеймера.
Используя аналогичный подход, ученые также могут сопряжение наночастиц кремнезема с разных антител, которые атакуют молекулы, связанные с другими нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Хантингтона и болезнь Паркинсона, также связаны аномальные агрегации белков. Пористые наночастицы могут быть дополнительно повышен для использования в приложениях обработки изображений, включая флуоресцентной визуализации и магнитно-резонансной томографии.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!