مرض الزهايمر: البروتين الصناعي يحجب بيتا أميلويد السام

مرض الزهايمر هو مرض لا هوادة فيه تتجمع فيه مجموعات سامة من بروتين بيتا اميلويد في خلايا الدماغ. الآن ، صمم العلماء ببتيدًا صناعيًا ، أو بروتينًا صغيرًا ، يمكنه منع بيتا أميلويد في مراحله المبكرة والأكثر ضررًا.

قد يكون بحث جديد قد وجد طريقة لوقف تلف الدماغ المرتبط بمرض الزهايمر في مراحله المبكرة.

الببتيد الاصطناعي ، الذي يحتوي فقط على 23 من الأحماض الأمينية ، يطوى في هياكل تسمى صفائح ألفا. ترتبط الصفائح بتكتلات صغيرة من بيتا أميلويد في المراحل المبكرة وتمنعها من تكوين كتل أكبر.

قام فريق من جامعة واشنطن (UW) في سياتل ومراكز بحثية أخرى في الولايات المتحدة بتصميم وإنتاج الببتيد الاصطناعي واختبره أيضًا في الخلايا والحيوانات.

أظهرت الاختبارات أن صفائح ألفا من الببتيد قللت من التأثير السام لبيتا أميلويد في خلايا الدماغ البشرية المستزرعة. منعت الأوراق أيضًا الأشكال المبكرة من بيتا أميلويد في النماذج الحيوانية لمرض الزهايمر.

ال وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم سيعرض قريبًا ورقة حول الدراسة.

يقول الباحثون إن النتائج يمكن أن تؤدي إلى علاجات تزيل مادة بيتا أميلويد السامة في أشكالها المبكرة. كما أنهم يرون إمكانية استخدام الببتيد كأساس لاختبار لتشخيص مرض الزهايمر قبل ظهور الأعراض.

أشكال بيتا اميلويد

يُعد بيتا أميلويد السام سمة مميزة لمرض الزهايمر. ولكن ليست كل أشكال بيتا أميلويد سامة. تصنع خلايا الدماغ ، أو الخلايا العصبية ، البروتين في شكل بسيط يسمى المونومر. تؤدي الأشكال الأحادية من بيتا أميلويد وظائف أساسية في خلايا الدماغ.

ومع ذلك ، في الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر ، تتجمع مونومرات بيتا أميلويد في أوليغومرات ، والتي يمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 12 مونومرًا.

يعتبر تكوين رواسب البروتين سمة نموذجية للأمراض التي يفشل فيها البروتين في الانطواء بشكل صحيح في الشكل اللازم للقيام بوظيفته.

في مرض الزهايمر ، تستمر القلة القلة في النمو إلى أشكال أطول ، ثم في النهاية ، تشكل رواسب أو لويحات أكبر بكثير.

في البداية ، اعتقد العلماء أن اللويحات هي أكثر أشكال بيتا أميلويد سمية والتي تنتج أعراض مرض الزهايمر ، مثل فقدان الذاكرة والقدرة على التفكير.

ومع ذلك ، نظرًا للأدلة المتزايدة ، يقترح عدد متزايد من الخبراء أن المراحل المبكرة للقليل من الأميلويد بيتا من المرجح أن تكون الأكثر سمية لخلايا الدماغ.

يستهدف الببتيد الصناعي أوليغومرات

صمم الباحثون صفائح ألفا الببتيدية الاصطناعية لاستهداف بيتا أميلويد أثناء وجودها في مرحلة تكوين القلة.

تقول مؤلفة الدراسة المقابلة فاليري داجيت ، وهي أستاذة الهندسة الحيوية في جامعة ويسكونسن: "هذا يتعلق باستهداف بنية معينة من [بيتا أميلويد] المتكونة من أوليغومرات السامة."

وتضيف أن الدراسة تظهر أنه من الممكن ابتكار صفائح ألفا من الببتيد الاصطناعي والتي "تكمل" هياكلها تلك الموجودة في بيتا أميلويد لأنه يفترض شكلاً سامًا ، "مع ترك المونومرات النشطة بيولوجيًا سليمة".

ينتج عن عملية صنع البروتينات في الخلايا جزيئات ذات أشكال ثلاثية الأبعاد متنوعة. تتضمن المرحلة الأولى من هذا طي السلسلة الطويلة في أحد الأشكال الأساسية المتعددة.

اكتشف فريق البروفيسور داجيت أحد هذه الأشكال الأساسية - ورقة ألفا - في عمل سابق قاموا فيه بمحاكاة إنتاج البروتينات على أجهزة الكمبيوتر.

كشفت الدراسة الأخيرة أن أوليغومرات بيتا أميلويد تتبنى شكل صفائح ألفا لأنها تشكل كتل وصفائح أطول.

كما يوضح أيضًا أن ورقة ألفا الببتيدية الاصطناعية ترتبط فقط بصفائح ألفا بيتا أميلويد أوليجومير وأن هذا يحيد سميتها.

انخفاض كبير في أوليغومرات بيتا أميلويد

استخدم الفريق أجهزة الطيف التقليدية والحديثة لمراقبة كيفية تقدم بيتا أميلويد من المونومرات إلى أوليغومرات إلى لويحات في خلايا الدماغ البشرية المستزرعة.

كما أكدوا أن القلة كانت أكثر ضررًا لخلايا الدماغ من اللويحات. تدعم هذه النتيجة الدراسات التي وجدت لويحات بيتا أميلويد في أدمغة الأشخاص غير المصابين بمرض الزهايمر.

أظهر الفريق أن معالجة عينات من أنسجة المخ من نموذج فأر مصاب بمرض الزهايمر باستخدام صفائح ألفا من الببتيد الاصطناعي أدى إلى انخفاض بنسبة 82 في المائة في أوليغومرات بيتا أميلويد.

بالإضافة إلى ذلك ، أدت معالجة الفئران الحية بأوراق ألفا من الببتيد الاصطناعي إلى خفض مستويات أوليغومير بيتا أميلويد بنسبة 40 في المائة في غضون 24 ساعة.

أجرى الفريق أيضًا تجارب على نموذج شائع آخر لمرض الزهايمر ، وهو الدودة أنواع معينة انيقة. أظهرت هذه الدراسات أن العلاج بألواح ألفا من الببتيد الصناعي كان قادرًا على تأخير الشلل بسبب بيتا أميلويد.

أظهرت الديدان المعالجة أيضًا ضررًا أقل للأمعاء يتطور عندما تتغذى على البكتيريا التي تنتج بيتا أميلويد.

أخيرًا ، أظهر الباحثون أنه يمكن استخدام صفائح ألفا من الببتيد الاصطناعي لاختبار مستويات أوليغومرات بيتا أميلويد.

تقوم البروفيسورة داجيت وفريقها بالفعل بتجربة إصدارات جديدة من صفائح ألفا الاصطناعية من الببتيد للعثور على تلك التي يمكنها تحييد أوليغومرات بيتا أميلويد بشكل أكثر فعالية.

"يلعب [بيتا أميلويد] بالتأكيد دورًا رئيسيًا في الإصابة بمرض الزهايمر ، ولكن بينما كان الاهتمام تاريخيًا على اللويحات ، يشير المزيد والمزيد من الأبحاث بدلاً من ذلك إلى أن أوليغومرات أميلويد بيتا هي العوامل السامة التي تعطل الخلايا العصبية."

البروفيسور فاليري داجيت