een nieuwe, Er is een biocompatibele foto-oxygenatiekatalysator ontwikkeld die de pathogene aggregatie van aan de ziekte van Alzheimer (AD) gerelateerd amyloïde-β-peptide (Aβ) selectief kan oxygeneren en afbreken onder bestraling met nabij-infrarood (NIR) licht. De katalysator was in staat om Aβ te oxygeneren dat zich onder de huid van een levende muis bevindt, en verminderd intact Aβ-niveau in AD-model muizenhersenen. De nieuwe katalysator is mogelijk toepasbaar voor de behandeling van perifere amyloïde ziekten en AD.

Toxische aggregatie van amyloïde peptide en eiwit is nauw verwant aan een aantal menselijke ziekten. Amyloïde-β (Aβ) is een representatief amyloïde-peptide waarvan de aggregatie verband houdt met de pathogenese van de ziekte van Alzheimer (AD). De ontwikkeling van een kunstmatig chemisch systeem dat selectief giftige amyloïde-aggregaten omzet in niet-toxische soorten onder fysiologische omstandigheden, waardoor mogelijk het pathogene proces wordt onderdrukt, zou een nieuwe therapeutische strategie kunnen zijn voor de behandeling van momenteel ongeneeslijke amyloïde ziekten, inclusief AD.

De onderzoekers stelden zich voor dat fotogekatalyseerde aerobe oxygenatie een geschikte chemische reactie zou zijn om de pathogene aggregatieve eigenschappen van Aβ onder fysiologische omstandigheden te verzwakken. Omdat peptide- en eiwitaggregatie in het algemeen afhangt van intermoleculaire hydrofobe interacties, covalente installatie van hydrofiele zuurstofatomen op een peptide of eiwit (d.w.z. oxygenatie) zou de aggregatieve eigenschap verminderen. We hebben eerder gemeld dat aërobe oxygenatie van Aβ plaatsvindt in aanwezigheid van op Flavine (vitamine B2) gebaseerde fotokatalysatoren, en het resulterende geoxygeneerde Aβ vertoont een zeer laag aggregatief vermogen en toxiciteit. Daarna, selectievere foto-oxygenatiekatalysatoren, alleen geactiveerd bij het detecteren van een toxische amyloïde structuur van hogere orde, werden ontwikkeld op basis van een fluorescentieprobe voor geaggregeerd amyloïde peptide en eiwit. In vivo toepassing van de katalysatoren was, echter, onhaalbaar, omdat bestraling met zichtbaar licht, die een lage weefselpenetratie heeft, nodig was voor de excitatie van de katalysator. Voor in vivo toepassing, fotokatalysatoren moeten kunnen functioneren onder excitatie met licht met een langere golflengte, aangeduid als het "optische venster" waarin levend weefsel relatief weinig licht absorbeert.

Hier, we hebben een biocompatibele foto-oxygenatiekatalysator ontwikkeld die de pathogene aggregatie van Aβ selectief kan oxygeneren en afbreken onder bijna-infrarood (NIR) lichtbestraling. De katalysator vertoonde vier belangrijke voordelen in vergelijking met de vorige katalysatoren voor het afbreken van geaggregeerd en toxisch Aβ:(1) Hoge selectiviteit voor geaggregeerd Aβ die voortkomt uit de hogere-orde amyloïde structuur-detectie aan/uit-schakelaar voor de katalysatoractiviteit. De precieze doelselectiviteit maakte fotooxygenatie van geaggregeerd Aβ mogelijk in aanwezigheid van de cellen en in lysaat van muizenhersenen. (2) Lage toxiciteit voor de cellen. Structurele optimalisatie van de katalysator verminderde de cytotoxiciteit aanzienlijk, zowel in het donker als onder NIR-bestraling. (3) Hoge oxygenatiepotentie onder NIR-fotobestraling. Vanwege de weefselpermeabiliteit van NIR-licht, fotooxygenatie van geaggregeerd Aβ onder de huid van de muis was mogelijk in hoge opbrengst. (4) Toepasbaarheid op de hersenen van levende dieren in vivo. Injectie van de katalysator in het AD-model muizenbrein samen met bestraling met NIR-licht leidde tot een significante afname van het intacte Aβ-niveau in de hersenen. De resultaten die in deze studie zijn verkregen, zijn een belangrijke stap naar het gebruik van kunstmatige katalyse als een potentiële therapeutische strategie tegen amyloïde ziekten.