ALS:新技术可防止细胞内有毒蛋白质沉积
时间:2019-02-28 12:02:29 (次浏览 )
发展为罕见神经系统疾病肌萎缩侧索硬化的绝大多数人有一个共同特征:在受影响的神经细胞中有毒的TDP-43蛋白质积聚。
死后证据表明,97%的肌萎缩侧索硬化症(ALS)患者有这些有毒的蛋白质沉积物。
还有证据表明TDP-43有缺陷发生在45%的额颞叶痴呆,60%的阿尔茨海默病和80%的慢性创伤性脑病病例中。
现在,宾夕法尼亚州匹兹堡大学的科学家已经开发出一种方法,可以防止有毒TDP-43沉积物的形成。
他们重建了导致TDP-43累积的条件,随后在培养的人类神经细胞中细胞死亡。
在这一点上,他们注意到只有当某些靶向TDP-43的分子 - 即蛋白质的RNA结合配偶体 - 缺失时才会形成沉积物。然而,添加能够模拟缺失的RNA结合配偶体的作用的分子阻止了TDP-43沉积物在细胞中形成。
该研究现已发表在“ 神经元 ”杂志上,其独特之处在于它专注于蛋白质而非基因。
“相反,”资深研究作者,神经生物学助理教授Christopher J. Donnelly博士解释说,“针对导致一部分患者疾病的基因,我们针对几乎聚集的蛋白质他们都是。”
“以前从未做过这件事,”他补充道。
ALS位于'神经退行性疾病谱'
ALS是一种进行性疾病,会导致控制自主运动的神经细胞或神经元的死亡。死亡的神经细胞包括允许人们说话,走路和咀嚼的神经细胞。
据美国疾病控制和预防中心(CDC)称,由于记录不完整,目前尚不清楚美国有多少人患有肌萎缩侧索硬化症。
然而,在确实存在报告的情况下,他们认为2014年“ 近16,000人 ”在美国患有ALS,每年约有5,000人了解他们患有该疾病。
目前尚无治愈ALS的方法,也没有有效的治疗方法可以减缓,停止或逆转病情的进展。肌萎缩侧索硬化症可以在任何年龄发展,但最常见于55-75岁的人群,男性比女性更容易发展。
大多数人在症状出现后生活2 - 5年,尽管有些人可以存活更长时间。例如,着名的物理学家和宇宙学家斯蒂芬霍金在得知他于1963年开发出肌萎缩侧索硬化症后 55年去世。
在他们的研究背景中,Donnelly博士及其同事指出,由于“临床,遗传和神经病理学特征的重叠”,科学家们提出ALS和额颞叶痴呆在同一“神经退行性疾病谱中的不同点上。 “。
新方法研究蛋白质
他们决定调查蛋白质而不是基因,因为正如Donnelly博士所解释的那样,“绝大多数神经退行性疾病患者没有特定的突变。” 研究TDP-43的时机已经成熟,因为通过新技术,可以观察蛋白质在细胞内的相互作用。以前这是不可能的。
该团队使用光遗传学,这是一种新技术,科学家可以利用光束将细胞内的分子推向某些相互作用。
他们在盘子里创造了类似ALS的疾病状况,然后观察了当他们将TDP-43蛋白质相互推向时发生了什么。
科学家观察到TDP-43蛋白质在它们内部聚集在一起后人类神经细胞死亡。
进一步的研究表明,蛋白质在没有RNA结合配偶体的情况下才形成有毒沉积物。
似乎RNA结合配偶通过附着TDP-43蛋白质并防止它们聚集在一起来保护神经细胞。
'诱饵寡核苷酸'附着在蛋白质上
受到他们所看到的启发,研究人员开发出一种寡核苷酸分子,专门针对TDP-43靶向和附着,就像RNA结合伴侣一样。
该方法有效:研究小组了解了在引入的寡核苷酸存在下蛋白质如何不形成沉积物,并且细胞继续存活。Donnelly博士说,他们称这些分子为“诱饵 - 寡核苷酸”。
他和他的团队认为,使用“盘中疾病”和“诱饵”分子的类似方法可以用于其他涉及有缺陷蛋白质的神经退行性疾病。
其中包括阿尔茨海默病,其中tau蛋白质缠结在细胞内,以及帕金森氏病,其中细胞被α-突触核蛋白沉积物堵塞。
然而,要将实验室的有希望的结果转化为可在人体中起作用的治疗方法,仍有许多工作要做。
“如果你正在钓鱼,你会尝试使用诱饵捕获鱼。在我们的例子中,我们将诱饵留在那里以获得额外的蛋白质以防止其聚集在一起。”
Christopher J. Donnelly,Ph.D。