Малые флуоресцирующие молекулы, синтезированные учёными Университета Линчёпинга в Швеции, потенциально применимы для идентификации бляшек из разных белков, который формируются в мозге при различных патологиях. Они, например, смогут улучшить диагностику нейродегенеративных заболеваний, где главную роль играют скопления бета-амилоида или тау-белка. С химическими подробностями разработки можно познакомиться в журнале Chemistry – A European Journal.
Ткань мозга при болезни Альцгеймера, окрашенная одной из новых тау-специфических молекул (оранжевый) и веществом, ранее разработанным научной группой в Университете Линчёпинга (голубой). Флуоресцентная микроскопия. Credit: Peter R Nilsson
Шведские исследователи обнаружили, что небольшие изменения в структуре уже известных молекул-меток позволят им приобрести свойства «индикатора» белковых бляшек. Они связываются с конкретным белком-мишенью и когда попадают под флуоресцентный свет, начинают излучать световой сигнал с немного другой длиной волны, что позволяет их легко обнаружить.
Речь идёт не только о диагностике болезней Альцгеймера и Паркинсона, но и многочисленных так называемых таупатий. Помимо этого появится возможность точно диагностировать хроническую травматическую энцефалопатию, которая развивается при неоднократных травматических повреждениях головы (хоккей, американский футбол, бокс), которые не повреждаютчереп. В целом, необходимость в подобных диагностических инструментах, которые можно использовать для исследования живых людей, существует.
Уникальность «светящихся» молекул заключается в том, что они имеют гибкую структуру и адаптируются к белку, к которому они имеют сродство. Когда молекула изменяет свою конфигурацию, то изменяется в цвете и излучаемый ею свет.
Исследователи начали с молекулы-индикатора, которая обнаруживает агрегаты бета-амилоида. Они адаптировали эту молекулу, чтобы она стала более похожей на другие вещества, которые разрабатывались ранее другими группами учёных для связывания с белком. Они создали два возможных варианта, и оказалось, что одна из молекул связывается исключительно с ним и очень сильно, в то время как другой вариант оказался совершенно нерабочим.
«Мы видим, что даже просто незначительные перемещения пары атомов могут привести к тому, что маркер будет предпочтительно связываться с другим типом агрегата. Это означает, что мы можем приспособить молекулы к распознаванию различных агрегатов, в основе которых лежат белки», — говорит руководитель исследования Питер Нильссон (Peter R Nilsson), профессор департамента физики, химии и биологии.
В настоящее время исследователи применяют меченные радиоактивными маркерами молекулы-метки в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Однако, это достаточно дорогой тип диагностической процедуры, и в дальнейшем авторы надеются найти более доступные способы, чтобы применять свои метки.
Текст: Анна Хоружая
Synthesis of Thiophene-Based Optical Ligands That Selectively Detect Tau Pathology in Alzheimer’s Disease by Hamid Shirani, Hanna Appelqvist, Marcus Bäck, Therése Klingstedt, Nigel J. Cairns, K. Peter R. Nilsson in Chemistry – A European Journal. Published December 2017
DOI: 10.1002/chem.201703846