Symptomy chorób neurodegeneracyjnych mogą pojawić się wiele lat przed objawami klinicznymi. Można je wykryć podczas badań próbek medycznych za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej. Konieczne są do tego odpowiednio czułe i selektywne barwniki, wiążące się z konkretnymi strukturami amyloidowymi. Nowy barwnik zaproponował polsko-amerykański zespół uczonych.
Kilkadziesiąt chorób ma związek z formowaniem się w komórkach włókien amyloidowych, czyli złogów o skomplikowanych kształtach. Odkładają się one w wyniku niewłaściwego zwijania się białek, głównie białka znanego jako amyloid beta. Są podstawy, by sądzić, że już wkrótce w laboratoriach medycznych pierwsze oznaki neurodegeneracji będzie można zidentyfikować na wcześniejszych etapach rozwoju choroby mózgu i w sposób bardziej precyzyjny niż do tej pory. Nowe możliwości detekcyjne otwierają się dzięki osiągnięciom polsko-amerykańskiego zespołu, w którego skład weszli naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk w Warszawie, Politechniki Wrocławskiej, University of Michigan i University of California w Santa Barbara.
Wraz ze starzeniem się społeczeństw rośnie znaczenie wczesnego wykrywania chorób neurodegeneracyjnych, z reguły objawiających się u osób w późnym wieku. W przypadku choroby Alzheimera prawdopodobnie zaczyna się ona nawet 20 lat przed wystąpieniem pierwszych objawów. Zatem wczesne jej wykrywanie ma istotne znaczenie.
– Zanim laborant obejrzy pobraną od pacjenta próbkę płynu rdzeniowo-mózgowego pod mikroskopem fluorescencyjnym, musi w jakiś sposób oznaczyć poszukiwane związki chemiczne za pomocą świecącego barwnika. Zwykle stosuje się w tym celu cząsteczki niewielkich rozmiarów, tak dobrane, by łączyły się tylko z tropionymi cząsteczkami. My udowodniliśmy, że jako barwnika można z powodzeniem użyć pochodnej politiofenu, kryjącej się pod oznaczeniem PTEBS. To polimer, czyli naprawdę spora struktura atomowa. W praktyce okazało się, że rozmiary cząsteczek PTEBS nie tylko nie są ich wadą, ale wręcz sporą zaletą – mówi dr inż. Piotr Hańczyc z IChF PAN, obecnie Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, pierwszy autor publikacji w czasopiśmie naukowym „Journal of Luminescence”.
Podczas badań stwierdzono, że za pomocą barwnika PTEBS można rejestrować obecność zarówno poszukiwanych cząsteczek chemicznych, jak i ich agregatów, na dodatek nawet wówczas, gdy w próbce występują one w istotnie mniejszych stężeniach niż wykrywane przez tioflawinę T – obecnie jeden z najpopularniejszych barwników fluorescencyjnych.
Inna zaleta nowego barwnika związana jest z istnieniem form polimorficznych amyloidu, czyli z faktem, że podczas gdy jedna konfiguracja atomów w cząsteczce może odpowiadać za uruchomienie procesów neurodegeneracyjnych, inna okazuje się być niegroźna.
– Standardowe barwniki to cząsteczki o małych rozmiarach. Nie można z nimi zbyt wiele zrobić, na dodatek są doskonale przebadane i wiele już o nich wiadomo. Cząsteczki naszego barwnika są duże, a do głównego łańcucha mają dołączone liczne grupy podstawnikowe. Grupy te można w szerokim zakresie modyfikować i rozbudowywać, zwiększając powinowactwo barwnika nie tylko do wybranej formy amyloidu, ale nawet do jego konkretnej odmiany polimorficznej. To daje naprawdę spore pole do popisu – podkreśla dr Hańczyc.
Nowy barwnik powinien pomóc m.in. w precyzyjniejszym niż dotychczas ustalaniu odmian polimorficznych odpowiedzialnych za przebieg procesów neurodegeneracjynych u pacjentów. Szczególnie obiecująco wyglądają jego zastosowania w badaniach profilaktycznych. Pozwoliłyby one na dobieranie efektywniejszych i spersonalizowanych strategii leczenia, dzięki czemu można by było znacząco opóźniać rozwój chorób neurodegeneracyjnych, a w dalszej przyszłości być może nawet całkowicie im zapobiegać.
Badania polskich uczonych były finansowane z grantu International Brain Research Organization (IBRO).
JK
(Źródło: IChF PAN)