Новости космоса и технологий. » Химия » Исследователи открывают новые молекулы для отслеживания болезни Паркинсона

Исследователи открывают новые молекулы для отслеживания болезни Паркинсона

Опубликовал: Admin, 22-09-2020, 01:01, Химия, 74, 0

Исследователи открывают новые молекулы для отслеживания болезни Паркинсона

У многих из 200000 пациентов, которым ежегодно в Соединенных Штатах диагностируется болезнь Паркинсона, диагноз часто ставится только после появления серьезных симптомов, таких как тремор или затруднения речи. С целью более раннего распознавания и лечения неврологических заболеваний исследователи ищут новые способы визуализации биологических молекул, которые указывают на прогрессирование заболевания до появления симптомов. Одним из таких кандидатов и известным признаком болезни Паркинсона является образование скоплений белка альфа-синуклеина, и, хотя этот белок был идентифицирован более 20 лет назад, надежный способ отслеживания агрегатов альфа-синуклеина в головном мозге все еще существует. быть разработанным.

Теперь новое исследование опубликовано в Химические науки описывает инновационный подход к идентификации молекул, которые могут помочь отслеживать прогрессирование болезни Паркинсона. Это экспериментальное исследование, проведенное исследователями в лабораториях Э. Джеймса Петерссона, Роберта Маха и Вирджинии Ли, может изменить парадигму того, как исследователи проверяют и тестируют новые молекулы для изучения широкого спектра нейродегенеративных заболеваний.

Для изучения этих типов белковых агрегатов требуются новые индикаторы, радиоактивные молекулы, которые врачи используют для визуализации тканей и органов в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). В качестве старшего исследователя в области разработки ПЭТ-трассеров Мах и его группа в течение нескольких лет работали с Фондом Майкла Дж. Фокса над разработкой альфа-синуклеин tracer, но без данных о структуре белка они не смогли найти кандидатов, которые были бы достаточно селективными для использования в качестве диагностический прибор .

Затем, с первой публикацией структуры альфа-синуклеина и увеличением инструментов, доступных в области вычислительной химии, Мах и Петерссон начали сотрудничать в разработке индикатора ПЭТ альфа-синуклеина. Объединив свой соответствующий опыт в радиохимии и инженерии белков, они смогли экспериментально подтвердить, где на альфа-синуклеиновых белках могут связываться потенциальные индикаторные молекулы, что является важной информацией, которая поможет им обнаружить и разработать молекулы, которые будут специфичны для альфа-синуклеина.

В своем последнем исследовании исследователи разработали высокопроизводительный вычислительный метод, позволяющий им проверять миллионы молекул-кандидатов, чтобы увидеть, какие из них будут связываться с известными сайтами связывания на альфа-синуклеине. Основываясь на ранее опубликованном методе, их подход сначала идентифицирует «образец», псевдомолекулу, которая идеально подходит для сайта связывания альфа-синуклеина. Затем этот образец сравнивают с реальными молекулами, которые коммерчески доступны, чтобы увидеть, какие из них имеют аналогичную структуру. Затем исследователи используют другие компьютерные программы, чтобы сузить список кандидатов для тестирования в лаборатории.

Чтобы оценить эффективность своего метода скрининга, ученые выделили небольшую подгруппу из 20 многообещающих кандидатов из 7 миллионов проверенных соединений и обнаружили, что два из них обладают чрезвычайно высокой аффинностью связывания с альфа-синуклеином. Исследователи также использовали ткани мозга мышей, предоставленные группой Ли, для дальнейшей проверки этого нового метода. Исследователи были впечатлены и приятно удивлены их успешностью, которую они связывают со спецификой своего метода поиска. «Конечно, здесь тоже есть немного удачи, - добавляет Петерссон. - Вероятно, самым большим сюрпризом является то, насколько хорошо это сработало».

Идея использовать метод образца для решения этой проблемы пришла к первому автору и доктору философии. выпускник Джон «Джек» Ферри, когда он изучал методы вычислительной химии в Институте дизайна белков Вашингтонского университета в рамках летней стипендии Фонда Паркинсона. «Летняя стипендия предназначена для обучения студентов новым методам, которые можно применить в исследованиях болезни Паркинсона, и именно это и произошло здесь», - говорит Петерссон. «Идеи, с которыми вернулся Джек, легли в основу больших усилий как в моей лаборатории, так и в лаборатории Боба Маха по идентификации ПЭТ-индикаторов с помощью вычислений».

Теперь, в рамках крупного межведомственного гранта, Петерссон, Мах, Ли и многие другие сотрудники готовы извлечь уроки из этого открытия для разработки ПЭТ-индикаторов для болезни Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний. «Я действительно считаю, что это меняет правила игры в том, как мы разрабатываем ПЭТ-зонды», - говорит Мах. «Значение состоит в том, что мы можем проверить миллионы соединений в течение очень короткого периода времени, и мы можем идентифицировать большое количество соединений, которые, вероятно, будут связываться с высоким сродством с альфа-синуклеином. Мы также собираемся применить этот же метод к разработке других датчиков, которые важны, но создают проблемы для данной области ».

Разрабатывая надежные высокопроизводительные инструменты, в которых используются подробные сведения о структуре белков, цель будущих усилий - найти новых кандидатов-индикаторов и доставить их в клинику, как только они будут готовы к тестированию. «Это, безусловно, ускоряется по сравнению с обычным», - говорит Петерссон о сроках предоставления гранта. «Это может занять от 10 до 15 лет в отрасли, а мы пытаемся сделать это примерно за пять».

Мах добавляет, что эти усилия являются прекрасным примером того, «как все работает здесь, в Пенсильвании», и успех стал возможным благодаря сотрудничеству между исследователями с разнообразными и уникальными навыками. «Пенн - прекрасное место, потому что у вас много талантливых людей, у которых есть настоящий дух сотрудничества, и это то, что нужно, чтобы заниматься наукой в ​​наши дни», - говорит он.


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии