Kleine glanzende moleculen die zijn ontwikkeld door wetenschappers van de Universiteit van Linköping in Zweden, kunnen worden ontworpen om onderscheid te maken tussen plaque van verschillende eiwitten in de hersenen. Ze kunnen de weg vrijmaken voor een betere diagnose van neurodegeneratieve ziekten, zoals de ziekte van Alzheimer, waarin zich plaque vormt van de amyloïde bèta- of tau-eiwitten.

Onderzoekers van de Universiteit van Linköping, LiU, hebben ontdekt dat kleine veranderingen in de structuur van bekende tracermoleculen hen in staat kunnen stellen amyloïde bèta of tau te herkennen. Deze kleine moleculen, die eerder door de onderzoekers zijn ontwikkeld, binden aan een specifiek doeleiwit. Als de moleculen verlicht zijn, ze zenden een signaal uit in de vorm van licht op een andere golflengte.

"Dit opent de mogelijkheid om geavanceerdere diagnostische hulpmiddelen te ontwikkelen voor ziekten waarbij amyloïde bèta en tau betrokken zijn, " zegt Peter Nilsson, hoogleraar aan het departement Natuurkunde, Scheikunde en Biologie. Hij heeft de studie geleid, die nu is gepresenteerd in het wetenschappelijke tijdschrift Chemie – Een Europees tijdschrift .

Bij verschillende hersenziekten, lange vezels van eiwitvorm, en uiteindelijk verstrikt raken om dichte lichamen te vormen die bekend staan ​​als "plaque" of "aggregaten". Ziekte van Alzheimer, die dementie veroorzaakt, is een bekend voorbeeld, waarbij de plaque meestal bestaat uit defecte varianten van twee eiwitten:amyloïde beta en tau. Maar afzettingen van het tau-eiwit in de hersenen worden ook gezien in een groep van minder vaak voorkomende aandoeningen die bekend staan ​​als 'tauopathieën'.

In recente jaren, er is veel geschreven over hersenschade bij relatief jonge mensen met een professionele sportcarrière. Chronische traumatische encefalopathie (CTE) kan optreden bij personen die herhaaldelijk een klap op het hoofd hebben gekregen, zoals kan voorkomen bij contactsporten zoals boksen, ijshockey en Amerikaans voetbal. Een andere risicogroep zijn beroepsmilitairen. De enige manier die momenteel beschikbaar is om een ​​definitieve diagnose te stellen, is tijdens een autopsie. Dus, er is dringend behoefte aan diagnostische instrumenten die kunnen worden gebruikt om levende mensen te onderzoeken, en dat onderscheid kan maken tussen afzettingen van amyloïde bèta en tau in de hersenen.

Wat deze moleculen uniek maakt, is dat ze flexibele ruggengraat hebben en zich aanpassen aan de structuur van het eiwit waaraan ze zijn gebonden. Wanneer het molecuul van configuratie verandert, de kleur van het licht dat het uitstraalt verandert. De onderzoekers begonnen met een tracermolecuul dat alleen bindt aan en aggregaten van amyloïde bèta herkent. Ze pasten dit molecuul aan om meer op moleculen te lijken die door andere onderzoeksgroepen waren ontwikkeld en die aan tau binden. Ze maakten twee varianten, en het bleek dat een van de moleculen zeer stevig en uitsluitend bindt aan tau, terwijl de andere variant totaal ongeschikt was.

"We zien dat extreem kleine veranderingen, gewoon een paar atomen verplaatsen, kan ervoor zorgen dat het tracermolecuul bij voorkeur aan een ander type aggregaat bindt. Dit betekent dat we moleculen kunnen aanpassen om verschillende aggregaten te herkennen, op basis van welk eiwit aanwezig is, ', zegt Peter Nilsson.

De onderzoekers zijn nu van plan om de tracermoleculen verder te ontwikkelen door ze te labelen met radio-isotopen, gebruikt tijdens positronemissietomografie (PET). Een groot voordeel van PET-onderzoeken is dat ze op levende mensen kunnen worden uitgevoerd.

"Als we geavanceerdere diagnostische hulpmiddelen kunnen ontwikkelen die onderscheid kunnen maken tussen amyloïde bèta en tau, het zou mogelijk zijn om te bepalen welke eiwitaggregaat zich het eerst vormt en hoe de aggregaten op elkaar inwerken. Het zou ook mogelijk zijn om te onderzoeken of verschillende vormen van behandeling effectief zijn tegen het ene type aggregaat zonder het andere te beïnvloeden, ', zegt Peter Nilsson.