Amyloïde fibrillen zijn afzettingen van eiwitten in het lichaam die samenkomen om microscopisch kleine vezels te vormen. Hun vorming is in verband gebracht met veel ernstige menselijke ziekten, waaronder de ziekte van Alzheimer, Parkinson en diabetes type 2.

Tot vandaag, wetenschappers zijn niet in staat geweest om de snelheid van fibrilgroei betrouwbaar te meten, omdat er geen tools waren die de groeisnelheid in oplossing direct konden meten. Echter, onderzoekers van de Britse Universiteit van Bath en de ISIS Neutron en Muon Source hebben nu een techniek uitgevonden die precies dat doet. Resultaten van hun onderzoek zijn gepubliceerd in RSC Chemische Biologie .

"Dit is een belangrijke doorbraak, omdat informatie over vezelgroei de sleutel is tot het begrijpen van de ziekten die verband houden met amyloïde fibrillen, " zei Dr. Adam Squires van de afdeling Scheikunde in Bath, en studeer co-auteur. "Weten waardoor deze vezels sneller of langzamer groeien, of ze breken en waardoor ze breken - met andere woorden, het begrijpen van deze vezels op moleculair niveau - zou uiteindelijk implicaties kunnen hebben voor onderzoekers die op zoek zijn naar behandelingen voor deze ernstige ziekten."

Hij voegde eraan toe:"Deze nieuwe techniek zal wetenschappers ook helpen bij het onderzoeken van niet-medische rollen van eiwitvouwing en zelfassemblage - bijvoorbeeld, in biologische processen zoals overerving in gist, of voor onderzoek naar nieuwe nanomaterialen."

Waarom groeisnelheid het beste kan worden gemeten in oplossing

De meeste experimentele technieken voor het meten van fibrilgroei in oplossing meten alleen hoe snel eiwitten in het algemeen in fibrilmateriaal veranderen, niet hoe lang elke fibril is of hoe snel hij groeit. Andere technieken meten slechts één fibril bevestigd aan een oppervlak zoals glas of mica. Deze omstandigheden weerspiegelen niet het echte biologische proces, die in oplossing voorkomt.

Onderzoekers voor de nieuwe studie gebruikten Small Angle Neutron Scattering (SANS) om de groeisnelheid en lengte van amyloïde fibrillen te bestuderen terwijl ze in oplossing werden geassembleerd. Door gebruik te maken van de unieke manieren waarop neutronen interageren met waterstof en zijn isotoop deuterium, de onderzoekers konden 'contrast matching' gebruiken om alle fibrillen onzichtbaar te maken voor neutronen, afgezien van de groeitips. Met behulp van het SANS2D-instrument in de ISIS-neutronenfaciliteit, ze zagen deze tips in realtime langer worden. Dit gaf een directe meting van de groeisnelheid, wat nog nooit eerder was gedaan.

De resultaten van de groeisnelheid van deze studie komen overeen met waarden die zijn geschat op basis van andere methoden, wat aangeeft dat SANS een geschikt instrument is voor het meten van amyloïde fibrilgroei.

De techniek stelde de onderzoekers ook in staat om het aantal fibriluiteinden in een bepaald monster te meten. Deze informatie vertelde hen hoeveel afzonderlijke vezels groeiden, en de lengte van elk. De kwetsbaarheid van fibrillen van verschillende eiwitten, en hoe vaak ze uiteenvallen in kortere fragmenten die meer groeiende uiteinden blootleggen, is een belangrijk onderdeel van de puzzel om de verspreiding van fibrilziekte te begrijpen.

Hoofdonderzoeker dr. Ben Eves voerde de experimenten uit in Bath als onderdeel van zijn ISIS Facility Development-studentschap.

"Ik ben heel blij met het succes van deze methode, " zei hij. "Het ontwikkelen van deze techniek was echt een geweldige ervaring. Het begrijpen van de groei van amyloïde fibrillen is van fundamenteel belang om hun pathogene, biologische en technologische eigenschappen."

Hij voegde eraan toe:"In de toekomst zullen Ik geloof dat deze techniek kan worden gebruikt om het effect te onderzoeken van verschillende factoren die de groeisnelheid van amyloïde fibrillen beïnvloeden, en om de impact te meten van therapeutische moleculen (de bouwstenen van medicijnen) die zijn ontworpen om de groei van amyloïde fibrillen te vertragen of te voorkomen."