摘要：在许多神经退行性疾病中，蛋白质在脑组织中脱毛和块状。科学家开发了一种由肽制成的新疗法和一种自然发生在植物中的糖。治疗分子将自组装成纳米纤维，并与神经元杀性蛋白结合。现在被困的有毒蛋白无法再进入神经元，而是无害降解。...
西北大学的科学家开发了一种新方法，该方法直接与神经退行性疾病的发展作斗争，例如阿尔茨海默氏病和肌萎缩性侧向硬化症（ALS）。
在这些毁灭性的疾病中，蛋白质在脑细胞周围杂乱无章，最终导致细胞死亡。创新的新处理有效地将蛋白质捕获到能够穿透神经元的有毒结构中。然后，被困的蛋白质在体内无害降解。
“清理”策略显着提高了在引起疾病的蛋白质压力下实验室成长的人类神经元的存活。
该研究被指定为ACS编辑的选择文章，将于5月14日在美国化学学会杂志。
该研究的高级作者说：“我们的研究强调了分子设计的纳米材料的令人兴奋的潜力，以解决神经退行性疾病的根本原因。” “在许多这些疾病中，蛋白质会失去其功能折叠结构并骨料，以使破坏性纤维进入神经元并对其具有剧毒。
“通过捕获错误折叠的蛋白质，我们的治疗抑制了这些纤维在早期的形成。早期，渗透神经元的短淀粉样蛋白纤维被认为是最毒性的结构。通过进一步的工作，我们认为这可以显着延迟疾病的进展。”
Stupp是再生医学的先驱，是董事会委员会在西北部的材料科学与工程，化学，医学和生物医学工程学教授，他在麦考密克工程学院，温伯格艺术与科学学院和菲林伯格医学院任命。他还是再生纳米医学中心（CRN）的创始主任。 Zijun Gao，博士学位该论文的第一作者是Stupp实验室的候选人。
Stupp组领导了新的治疗材料的开发和表征。共同对应作家Zaida Alvarez - 西班牙加泰罗尼亚生物工程研究所（IBEC）的研究员，Stupp实验室的前博士后研究员和CRN的现任客座学者 - 主持了人类神经元治疗的测试。
糖衣的溶液
根据世界卫生组织的数据，全球多达5000万人可能患有神经退行性障碍。这些疾病中的大多数的特征是大脑中错误折叠的蛋白质的积累，导致神经元的逐渐丧失。尽管当前的治疗可释放有限，但仍需对新疗法的迫切需求。
为了应对这一挑战，研究人员转向了由Stupp实验室开创的一类肽两亲物，其中包含氨基酸的修改链。肽两亲物已经用于包括semaglutide或Ozempic在内的众所周知的药物中。实际上，西北研究人员在2012年开发了类似的分子，从而增强了胰岛素的产生。
斯图普说：“基于肽的药物的优点是它们会降解为营养。” “这种新型治疗概念中的分子分解成无害的脂质，氨基酸和糖。这意味着不良副作用较少。”
多年来，Stupp的研究小组为不同的治疗目的设计了许多基于肽的材料。为了开发一种肽两亲的来治疗神经退行性疾病，他的团队增加了一种额外的成分：一种称为海藻糖的天然糖。
高说：“海藻糖自然存在于植物，真菌和昆虫中。” “它可以保护它们免受温度的变化，尤其是脱水和冷冻的。
不稳定性是关键
当添加到水中时，肽两亲物会自组装成涂有海藻糖的纳米纤维。令人惊讶的是，海藻糖破坏了纳米纤维。尽管它似乎违反直觉，但这种降低的稳定性表现出有益的效果。
纳米纤维本身是强大而有序的，并且可以抵抗重新安排其结构。这使得其他分子（如错误折叠蛋白）更难整合到纤维中。另一方面，较不稳定的纤维变得更具动态性 - 更有可能与有毒蛋白相互作用并相互作用。
斯图普说：“分子的不稳定组件非常反应性。” “他们想与其他分子互动并结合。如果纳米纤定，他们会很乐意忽略周围的一切。”
在寻找稳定性时，纳米纤维与淀粉样蛋白蛋白粘合了，这是与阿尔茨海默氏病有关的关键罪魁祸首。但是纳米纤维不仅阻止淀粉样蛋白蛋白质团结在一起。纳米纤维将蛋白质完全掺入其自身的纤维结构中 - 永久将它们捕获到稳定的丝中。
斯图普说：“那么，它不再是肽两亲纤维了。” “但是一种新的杂化结构，包括肽两亲和淀粉样蛋白蛋白质。这意味着讨厌的淀粉样蛋白蛋白质会被困在淀粉样蛋白中，它们被困在被困。它们不再能穿透神经元并杀死它们。它像清洁的蛋白质蛋白质一样清理蛋白质。
“这是解决神经退行性疾病进展的一种新型机制，例如阿尔茨海默氏症。
改善神经元的生存
为了评估新方法的治疗潜力，科学家使用源自干细胞的人神经元进行了实验室测试。结果表明，当暴露于有毒淀粉样蛋白β蛋白时，涂海岸涂层的纳米纤维可显着提高运动和皮质神经元的存活。
斯图普说，使用不稳定的纳米纤维捕获蛋白质的新方法为为阿尔茨海默氏症，ALS和其他神经退行性疾病开发新的有效疗法提供了有希望的途径。斯图普说，就像癌症治疗相结合的多种疗法（例如化学疗法，手术或激素疗法和放射线）一样，Stupp表示，与其他疗法结合使用，纳米疗法可能最有效。
斯图普说：“在较早的阶段靶向疾病时，我们的疗法可能会效果最好 - 在汇总蛋白质进入细胞之前。” “但是在早期诊断这些疾病是有挑战性的。因此，可以将其与针对疾病后期症状的疗法结合使用。然后，这可能是双重的。”
这项研究得到了再生纳米医学中心，化学过程研究所，西班牙科学部，国立卫生研究院老龄化研究所和欧盟的Nextgenerationu的支持。
