Lysande molekyler skiljer på olika plack i hjärnan
Lysande små molekyler utvecklade av forskare vid Linköpings universitet kan skräddarsys för att skilja olika sorters plack i hjärnan från varandra. Metodutvecklingen kan bana väg för bättre diagnostik av neurodegenerativa sjukdomar, som Alzheimers sjukdom, där proteinerna amyloid-beta eller tau bildar plack.
Forskare vid Linköpings universitet, LiU, har upptäckt att de genom att göra små förändringar av befintliga spårarmolekyler kan få dem att känna igen antingen amyloid-beta eller tau. Det rör sig om små molekyler som forskarna har utvecklat tidigare och som binder till ett specifikt målprotein. När molekylerna blir belysta avger de en signal i form av färgat ljus.
–Det här öppnar upp möjligheten att utveckla en mer avancerad diagnostik för sjukdomar där amyloid beta och tau är involverade, säger Peter Nilsson, professor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi, som har lett studien som presenteras i tidskriften Chemistry – A European Journal.
Vid flera sjukdomstillstånd i hjärnan bildas långa fibrer av proteiner, som med tiden trasslar ihop sig till klumpar, som kallas plack eller aggregat. Demenssjukdomen Alzheimers sjukdom är ett välkänt exempel, där placken oftast består av felveckade varianter av proteinerna amyloid-beta och tau. Men klumpar av tau-protein i hjärnan syns också vid en grupp mindre vanliga tillstånd som kallas taupatier. De senaste åren har flera fall av hjärnskador hos relativt unga före detta idrottsmän uppmärksammats i media. Kronisk traumatisk hjärnskada kan uppstå hos individer som fått våld mot huvudet vid upprepade tillfällen, exempelvis idrottsmän inom boxning, hockey och amerikansk fotboll, men också militärer. I dag kan en säker diagnos inte ställas förrän den drabbade har avlidit. Det finns därför ett stort behov av diagnostiska verktyg som kan användas för undersökningar på levande personer och som kan skilja på amyloid-beta och tau.
Det som gör LiU-forskarnas molekyler unika är att de är böjliga och formar sig efter strukturen på proteinet som de binder till. När molekylen vrider sig ändras färgen på ljuset som den avger. Forskarna utgick från en sådan spårarmolekyl som bara känner igen amyloid-beta-aggregat. De anpassade den så att den mer liknande molekyler som binder till tau som gjorts av andra forskargrupper. De gjorde två varianter och det visade sig att den ena molekylen kan binda mycket bra till endast tau, medan den andra varianten inte fungerade alls.
– Vi ser att väldigt små förändringar, att flytta ett par atomer bara, kan göra att spårarmolekylen föredrar att binda till en annan typ av aggregat. Det innebär att vi kan skräddarsy molekyler som känner igen de olika proteinaggregaten beroende på vilket protein de består av, säger Peter Nilsson.
Nu vill forskarna utveckla spårarmolekylerna vidare genom att märka upp dem med radioisotoper som används vid positronemissionstomografi i en PET-kamera. En stor fördel med PET-kameraundersökningar är att de kan göras på levande personer.
– Med mer avancerad diagnostik som kan skilja amyloid-beta och tau åt skulle det bli möjligt att undersöka vilket proteinaggregat som kommer först och hur de samspelar. Man skulle också kunna titta på om olika former av behandling hjälper mot det ena aggregatet men inte det andra, säger Peter Nilsson.
Forskningen har finansierats med stöd av Stiftelsen för Strategisk Forskning, Vetenskapsrådet, Familjen Erling Perssons Stiftelse och National Institutes of Health. Forskarna har tagit patent på tau-spårarmolekylerna tillsammans med ett företag.
Artikeln: Synthesis of Thiophene-Based Optical Ligands That Selectively Detect Tau Pathology in Alzheimer's Disease, Hamid Shirani, Hanna Appelqvist, Marcus Bäck, Therése Klingstedt, Nigel J. Cairns, Peter R. Nilsson, (2017) Chemistry – A European Journal, publicerad online 8 november 2017, doi:10.1002/chem.201703846
För mer information, kontakta gärna:
Peter R Nilsson, professor, peter.r.nilsson@liu.se, 013-28 27 87
Pressmeddelandet skickat av:
Karin Söderlund Leifler
Vetenskapsredaktör, Linköpings universitet
www.liu.se
013-281395 eller 073-4170159
karin.soderlund.leifler@liu.se
Vill du ha mer nyheter från Linköpings universitet? Vårt elektroniska nyhetsbrev LiU-nytt-e kommer varje torsdag med alla nyhetsartiklar som publicerats på webben under den gångna veckan. Prenumerera här!
Taggar:
