Yenilikler

Proteinleri taklit eden nanomateryal, yeni nörodejeneratif hastalık tedavilerinin temelini oluşturabilir

Proteinlerin davranışlarını taklit eden yeni geliştirilen bir nanomateryal, Alzheimer ve diğer nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde etkili bir araç olabilir. Nanomateryal, beyin hücrelerindeki iki anahtar protein arasındaki etkileşimi potansiyel olarak güçlü bir terapötik etkiyle değiştiriyor.

Yakın zamanda dergide yayınlanan yenilikçi bulgular Gelişmiş MalzemelerWisconsin-Madison Üniversitesi bilim adamları ve Northwestern Üniversitesi’ndeki nanomalzeme mühendisleri arasındaki işbirliği sayesinde mümkün oldu.

Çalışma, Alzheimer, Parkinson ve amyotrofik lateral skleroz veya ALS gibi hastalıklara zemin hazırlamada rol oynadığına inanılan iki protein arasındaki etkileşimi değiştirmeye odaklanıyor.

İlk protein, hücreler içindeki genleri açıp kapatan, transkripsiyon faktörü olarak adlandırılan spesifik bir protein türü olan Nrf2 olarak adlandırılır.

Nrf2’nin önemli işlevlerinden biri antioksidan etkisidir. Farklı nörodejeneratif hastalıklar ayrı hastalık süreçlerinden kaynaklanırken, aralarındaki ortak nokta oksidatif stresin nöronlar ve diğer sinir hücreleri üzerindeki toksik etkisidir. Nrf2, beyin hücrelerindeki bu toksik stresle mücadele ederek hastalıkların önlenmesine yardımcı olur.

UW-Madison Eczacılık Okulu’nda profesör olan Jeffrey Johnson, eczacılık okulunda kıdemli bir bilim adamı olan eşi Delinda Johnson ile birlikte on yıllardır nörodejeneratif hastalıkların tedavisi için umut verici bir hedef olarak Nrf2 üzerinde çalışıyor. 2022’de Johnson’lar ve başka bir işbirlikçi grubu, beyindeki belirli bir hücre tipi olan astrositteki Nrf2 aktivitesinin arttırılmasının, Alzheimer hastalığının fare modellerindeki nöronların korunmasına yardımcı olduğunu ve bunun da önemli ölçüde daha az hafıza kaybına yol açtığını buldu.

Bu önceki araştırma, Nrf2 aktivitesinin arttırılmasının Alzheimer tedavisinin temelini oluşturabileceğini öne sürse de, bilim insanları beyindeki proteini etkili bir şekilde hedeflemenin zor olduğunu buldu.

Jeffrey Johnson, “İlaçları beyne sokmak zor, ancak Nrf2’yi çok fazla hedef dışı etki olmadan aktive eden ilaçları bulmak da çok zor” diyor.

Yeni nanomateryali girin. Protein benzeri polimer veya PLP olarak bilinen sentetik malzeme, proteinlere sanki kendisi bir proteinmiş gibi bağlanacak şekilde tasarlandı. Bu nano ölçekli taklitçi, Northwestern’de kimya profesörü ve üniversitenin Uluslararası Nanoteknoloji Enstitüsü’nde öğretim üyesi olan Nathan Gianneschi’nin liderliğindeki bir ekibin ürünüdür.

Gianneschi, çeşitli proteinleri hedeflemek için birden fazla PLP tasarladı. Bu özel PLP, Nrf2 ile Keap1 adı verilen başka bir protein arasındaki etkileşimi değiştirecek şekilde yapılandırılmıştır. Proteinlerin etkileşimi veya yolu, birçok durumun tedavisinde iyi bilinen bir hedeftir çünkü Keap1, esas olarak Nrf2’nin oksidatif strese ne zaman tepki vereceğini ve bununla mücadele edeceğini kontrol eder. Stressiz koşullar altında birbirine bağlanan Keap1, gerektiğinde antioksidan işini yapmak için Nrf2’yi serbest bırakır.

Gianneschi ve Johnson’lar, başka bir nörodejeneratif durum olan Huntington hastalığını tedavi etmeyi amaçlayan araştırmaları finanse eden CHDI Vakfı’nın baş bilim sorumlusu Robert Pacifici aracılığıyla bağlantı kurdu. Vakıf geçmişte hem Johnson’ların hem de Gianneschi’nin çalışmalarını finanse etmişti.

Johnson, “Bu arada, protein-protein etkileşimlerinin terapötik olarak hedeflenmesine odaklanan klinik öncesi bir biyoteknoloji girişimi olan Grove Biopharma’daki Nathan ve meslektaşları, Robert’a Nrf2’yi hedeflemeyi düşündüklerini söylediler” dedi. “Ve Robert, ‘Bunu yapacaksan Jeff Johnson’ı aramalısın’ dedi.”

Kısa bir süre sonra Johnson’lar ve Gianneschi, UW-Madison laboratuvarının Gianneschi’nin protein benzeri nanomateryalini test etmek için gereken fare modeli beyin hücrelerini sağlama olasılığını tartışıyordu.

Jeffrey Johnson, PLP yaklaşımına aşina olmaması ve beyin hücrelerindeki proteinleri tam olarak hedeflemenin genel zorluğu nedeniyle başlangıçta PLP yaklaşımına biraz şüpheci yaklaştığını söylüyor.

“Ama sonra Nathan’ın öğrencilerinden biri onu bulup hücrelerimize koydu ve eğer gerçekten işe yaramazsa kahrolurum” diyor. “O zaman gerçekten bu işe daldık.”

Ortaya çıkan araştırma, Gianneschi’nin PLP’sinin, hücrelerin çekirdeğinde birikmesi için Nrf2’yi serbest bırakan ve antioksidan fonksiyonunu güçlendiren Keap1’e bağlanmada çok etkili olduğunu gösterdi. Daha da önemlisi, bunu Nrf2’yi daha iyi etkinleştirmeyi amaçlayan diğer stratejileri engelleyen istenmeyen hedef dışı etkilere neden olmadan yaptı.

Bu çalışma kültürdeki hücrelerde gerçekleştirilirken, Johnson ve Gianneschi şimdi nörodejeneratif hastalıkların fare modellerinde işi bir adım daha ileriye taşıyor. Bu, onların dahil olmayı beklemedikleri ancak şimdi takip etmekten heyecan duydukları bir araştırma alanı.

Delinda Johnson, “Biyomalzemeler konusunda uzmanlığımız yok” diyor. “Dolayısıyla bunu Northwestern’den almak ve ardından UW’de biyolojik tarafta ilerlemek, bu tür işbirliklerinin gerçekten önemli olduğunu gösteriyor.”

Kaynak ve İleri Okuma: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/04/240425131549.htm

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu