Rice University-onderzoekers hebben een manier gevonden om de vorming van oplosbare amyloïde bèta-peptide-aggregaten te volgen die betrokken zijn bij het begin van de ziekte van Alzheimer.

Het Rice-lab van Angel Martí rapporteerde de ontwikkeling van een op ruthenium gebaseerd fluorescerend complex dat zich bindt aan oplosbare, oligomere amyloïde beta-peptiden. Terwijl de peptiden samenkomen om de grote biomoleculen te vormen die oligomeren worden genoemd, het fluorescerende additief bindt en labelt ze.

Hierdoor kunnen onderzoekers gemakkelijk de voortgang en bewegingen van aggregaten volgen terwijl ze in de loop van de tijd groeien. Details van het werk verschijnen in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Amyloïde plaques worden al lang vermoed als de oorzaak van de ziekte van Alzheimer, maar recente studies suggereren dat oligomeren - zwevende moleculen met herhalende peptide-eenheden - veel meer schade aanrichten.

"Er is een mening in het veld dat oplosbare oligomeren de belangrijkste oorzaak zijn van neuronale degeneratie, omdat deze oligomeren giftig zijn voor neuronen, " zei Marti, een universitair hoofddocent scheikunde, van bio-engineering en van materiaalkunde en nano-engineering.

"Deze oligomeren zijn zeker geassocieerd met de ziekte van Alzheimer, dus er was behoefte aan hulpmiddelen om ons te helpen ze te bestuderen."

Hij zei dat oligomeren "vrijwel onzichtbaar" zijn voor Thioflavine T-kleurstoffen die gewoonlijk worden gebruikt om amyloïde fibrillen te labelen in laboratoriumstudies. De rutheniumcomplexen lossen dat probleem op.

De complexen profiteren van fluorescentie-anisotropie, waarin de fluorescerende respons gepolariseerd is, in sommige richtingen helderder gloeien dan in andere. "Het is een heel oude techniek die verband houdt met de rotatie van moleculen, " zei Martí. "Als het molecuul in oplossing is, het beweegt en draait constant. Als het heel klein is, het roteert erg snel en de anisotropie is bijna nul.

"Maar wanneer dezelfde sonde zich bindt aan een groot macromolecuul, het draait langzamer, "zei hij. "Zo weten we dat we oligomeren hebben, en dan kunnen we hun groei en voortplanting volgen."

Laboratoriumtests toonden aan dat zich gedurende uren bij verschillende temperaturen oligomeren in oplossing vormden. Martí merkte op dat koude oplossingen het proces vertragen, maar bij lichaamstemperatuur, oligomeren vormen "zeer snel en in grote hoeveelheden. De snelheid waarmee ze zich vormen bij fysiologische temperaturen is opmerkelijk."

Het Rice-lab gebruikte ook zijn sondes om te zien hoe neuroblastoomcellen in realtime werden beïnvloed wanneer ze werden geïnjecteerd met amyloïde bèta-peptiden. Ze onthulden dat slechts 60% van de met oligomeren geïnjecteerde cellen levensvatbaar bleef, terwijl die behandeld met amyloïde fibrillen en monomeren een hogere levensvatbaarheid hadden, ongeveer 80%, wat suggereert dat de oligomeren inderdaad giftig zijn, zei Mart.

Voor nu, hij zei, de ruthenium-sondes zijn alleen bedoeld voor gebruik in het laboratorium. "Het zal moeilijk zijn om deze in de hersenen te gebruiken omdat er te veel lichtverstrooiing is, " zei Martí. "Ze zijn gemaakt om te profiteren van gepolariseerd licht, en verstrooiing zou dat temperen."

"Maar als laboratoriuminstrument, ze zullen onderzoekers over de hele wereld in staat stellen de effecten van andere moleculen op de snelheid van oligomeervorming te testen, en dat is een groot probleem, " zei hij. "Ze kunnen snel zien of een medicijn de vorming van oligomeren vertraagt ​​of stopt."