Alzheimer: Protein tổng hợp ngăn chặn beta-amyloid độc hại
Alzheimer’s là một căn bệnh không ngừng, trong đó các nhóm protein beta-amyloid độc hại tích tụ trong các tế bào não. Giờ đây, các nhà khoa học đã thiết kế một loại peptide tổng hợp, hay protein nhỏ, có thể ngăn chặn beta-amyloid trong giai đoạn đầu và có hại nhất của nó.
Peptide tổng hợp, chỉ có 23 axit amin, gấp lại thành cấu trúc được gọi là các tấm alpha. Các tấm liên kết với các đám nhỏ beta-amyloid ở giai đoạn đầu và ngăn chúng hình thành các khối lớn hơn.
Một nhóm từ Đại học Washington (UW) ở Seattle và các trung tâm nghiên cứu khác ở Hoa Kỳ đã thiết kế và sản xuất peptit tổng hợp và cũng đã thử nghiệm nó trên tế bào và động vật.
Các thử nghiệm cho thấy rằng các tờ alpha của peptide làm giảm tác động độc hại của beta-amyloid trong các tế bào não người được nuôi cấy. Các tờ giấy này cũng ngăn chặn các dạng beta-amyloid ban đầu trong các mô hình động vật bị bệnh Alzheimer.
Các Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia sẽ sớm giới thiệu một bài báo về nghiên cứu.
Các nhà nghiên cứu nói rằng phát hiện này có thể dẫn đến các phương pháp điều trị loại bỏ beta-amyloid độc hại ở dạng ban đầu. Họ cũng nhận thấy tiềm năng sử dụng peptide làm cơ sở của một bài kiểm tra để chẩn đoán bệnh Alzheimer trước khi các triệu chứng xuất hiện.
Các dạng beta-amyloid
Beta-amyloid độc là dấu hiệu phân biệt của bệnh Alzheimer. Nhưng không phải tất cả các dạng beta-amyloid đều độc hại. Tế bào não, hoặc tế bào thần kinh, tạo ra protein ở dạng đơn giản được gọi là monomer. Các dạng đơn phân của beta-amyloid thực hiện các công việc thiết yếu trong tế bào não.
Tuy nhiên, ở những người bị bệnh Alzheimer, các đơn phân beta-amyloid tập hợp lại thành các oligome, có thể chứa tới 12 đơn phân.
Sự hình thành cặn protein là một đặc điểm điển hình của các bệnh trong đó protein không thể gấp lại đúng hình dạng cần thiết để nó thực hiện công việc của mình.
Trong bệnh Alzheimer, các oligome tiếp tục phát triển thành các hình dạng dài hơn, và cuối cùng, chúng tạo thành các mảng hoặc mảng lớn hơn nhiều.
Lúc đầu, các nhà khoa học nghĩ rằng mảng bám là dạng beta-amyloid độc nhất, gây ra các triệu chứng của bệnh Alzheimer, chẳng hạn như mất trí nhớ và khả năng tư duy.
Tuy nhiên, do ngày càng có nhiều bằng chứng, ngày càng nhiều chuyên gia cho rằng các giai đoạn oligomer sớm hơn của beta-amyloid có khả năng là chất độc nhất đối với tế bào não.
Peptide tổng hợp nhắm vào các oligome
Các nhà nghiên cứu đã thiết kế các tấm peptide alpha tổng hợp để nhắm mục tiêu beta-amyloid khi nó đang ở giai đoạn hình thành oligomer.
Tác giả nghiên cứu tương ứng Valerie Daggett, giáo sư về kỹ thuật sinh học tại UW cho biết: “Đó là về việc nhắm mục tiêu một cấu trúc cụ thể của [beta-amyloid] được hình thành bởi các oligomer độc hại.”
Bà cho biết thêm, nghiên cứu cho thấy có thể tạo ra các tấm peptide alpha tổng hợp có cấu trúc “bổ sung” cho cấu trúc của beta-amyloid vì nó giả định dạng độc hại, “trong khi vẫn giữ nguyên các monome hoạt tính sinh học”.
Quá trình tạo ra protein trong tế bào cuối cùng tạo ra các phân tử có hình dạng 3D đa dạng. Giai đoạn đầu tiên của việc này liên quan đến việc gấp chuỗi dài thành một trong một số hình dạng cơ bản.
Nhóm của Giáo sư Daggett đã phát hiện ra một hình dạng cơ bản như vậy - bảng chữ cái - trong nghiên cứu trước đó, trong đó họ đã mô phỏng quá trình sản xuất protein trên máy tính.
Nghiên cứu gần đây cho thấy các oligome beta-amyloid có hình dạng tờ alpha khi chúng tạo thành các khối và mảng dài hơn.
Nó cũng cho thấy rằng bảng alpha peptide tổng hợp chỉ liên kết với các tờ alpha oligomer beta-amyloid và điều này làm vô hiệu hóa độc tính của chúng.
Giảm mạnh các oligome beta-amyloid
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng kính quang phổ truyền thống và hiện đại để theo dõi cách beta-amyloid tiến triển từ đơn phân thành đơn phân thành các mảng trong tế bào não người được nuôi cấy.
Họ cũng xác nhận rằng các oligome có hại cho tế bào não hơn là các mảng. Phát hiện này hỗ trợ các nghiên cứu đã tìm thấy các mảng beta-amyloid trong não của những người không mắc bệnh Alzheimer.
Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xử lý các mẫu mô não từ mô hình chuột mắc bệnh Alzheimer bằng các tờ alpha peptide tổng hợp đã làm giảm 82% lượng oligomer beta-amyloid.
Ngoài ra, điều trị chuột sống bằng các tờ alpha peptide tổng hợp đã làm giảm 40% mức oligomer beta-amyloid của chúng trong vòng 24 giờ.
Nhóm cũng thực hiện các thí nghiệm trên một mô hình phổ biến khác của bệnh Alzheimer, đó là giun Caenorhabditis elegans. Những điều này cho thấy rằng điều trị bằng các tấm alpha peptide tổng hợp có thể trì hoãn tình trạng tê liệt do beta-amyloid.
Giun được xử lý cũng cho thấy ít tổn thương đường ruột phát triển khi chúng ăn vi khuẩn tạo ra beta-amyloid.
Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng có thể sử dụng các tấm alpha của peptide tổng hợp để kiểm tra mức độ của các oligomer beta-amyloid.
Giáo sư Daggett và nhóm của bà đang thử nghiệm các phiên bản mới của các tấm peptide alpha tổng hợp để tìm ra những loại có thể vô hiệu hóa các oligome beta-amyloid thậm chí còn hiệu quả hơn.
“[Beta-amyloid] chắc chắn đóng một vai trò chính trong bệnh Alzheimer, nhưng trong khi lịch sử chú ý đến các mảng, thay vào đó, ngày càng có nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng các oligome beta amyloid là tác nhân độc hại gây rối loạn các tế bào thần kinh.”
GS Valerie Daggett
