改变游戏规则的测试对于阿尔茨海默氏症,帕金森氏症和朊病毒疾病是在地平线上

目前没有有效的治疗方法为朊病毒疾病,一个家庭积累造成的致命的神经退行性条件的一种天然蛋白质错误折叠的副本。但是现在,终于有一个有效的方法来测试。

在《华尔街日报》报道《公共科学图书馆•综合》,一组科学家们一直在研究朊病毒检测近20年来已经证明他们独特,synthetic-molecule-based方法可以隔离朊病毒蛋白质受感染动物的体液样本。这个发现,这证实了他们的测试是唯一发布测试方法能够快速、无损检测朊病毒的生活主题——是一个重大的里程碑在生物医学技术的发展和广泛的应用。

“我们peptoid珠子有能力探测到错误折叠的蛋白质作为传染性病原体,所以它可以在朊病毒疾病领域产生重大影响,但我们也表明,它可以寻找大聚合的蛋白质疾病药物在老年痴呆症和帕金森疾病,其中“罗纳德·Zuckermann说,早期的先锋peptoids和研究团队的创始成员之一。Zuckermann现在是资深科学家劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的分子铸造。“朊病毒疾病是罕见的,但有很多错误折叠蛋白质的疾病,它影响数以百万计的人,也很了解甚少。就像朊病毒疾病,我们需要一种方法来诊断这些起病缓慢条件在症状出现之前的。”

Peptoids是人造化合物模拟肽,氨基酸的短链作为蛋白质构建块。团队的珠子是微小的磁铁peptoids覆盖模拟朊蛋白的一部分。添加到液体样品时,peptoid-bead单位抓住错误折叠蛋白总量,但别打扰正常的蛋白质。说:“这就像维可牢合著者迈克尔•康诺利高级科学工程师分子铸造的生物纳米结构组。“聚合错误折叠的蛋白质有多个钩子,多个结合位点,将附着在珠,像补充表。但自然,正确折叠的蛋白质只有一个钩,所以它的亲和力小得多。”

一旦绑定,错误折叠蛋白质是退出了液体磁性,然后运行通过一个称为错误折叠蛋白质的测试化验(MPA),这是由科学家们在诺华和Adriano Aguzzi资深作者,神经病理学家和著名专家朊病毒疾病。

”潜在的检测无症状疾病携带者,peptoid-bead MPA可以优化筛选血液和血液制品以廉价和快速的方式将非常重要的能力,避免意外传播新的朊病毒疾病暴发,”第一作者西蒙娜Hornemann说,高级研究员在阿古兹集团苏黎世大学医院的神经病理学研究所。“这分析也可以修改测试鹿和麋鹿的慢性消耗性疾病(慢性消耗病),朊病毒疾病,被认为是一个全球性的流行病在这些动物。”

朊病毒的奇怪的世界

正式名称为传染性海绵状脑病或的传染性海绵状脑病,朊病毒疾病发生在许多种类的哺乳动物。他们通常开始时,不知什么原因,个人的朊病毒蛋白开始承担特定的错误折叠形状,然后通过一个神秘的分子机制成为不可阻挡的传染性病原体,从而诱导其他正常朊蛋白的副本也承担错误折叠形状和是以块状粘在一起。

这些蛋白缠结会沉积在整个神经系统,诱发的模式广泛的细胞死亡,使脑组织独特的像海绵一样的外观。虽然这“零星”是最常见的形式,朊病毒疾病也可能源自一种遗传朊蛋白基因突变,或接触错误折叠蛋白从另一个人——包括那些从一个不同的物种。

曾经被认为是单独的、孤立的医学科学界开始连接许多形式的朊病毒疾病之间的点在20世纪中期,1985年最后确定底层的朊蛋白。即使这个发现后,开发诊断测试和可能的治疗方法,更不用说甚至研究条件下,仍然具有挑战性。最大的障碍是,所有受影响的个人极低浓度的错误折叠蛋白在血液和其他体液,但正常的蛋白质存在于丰富形式。

然后,在1980年代末,相当爆发的牛海绵状脑病(著名的被称为“疯牛病”)在欧洲牛和几百个相关病例人类照亮朊病毒疾病传播的速度有多快,考虑到全球化贸易的生物制品。这些事件促使医学界优先研究向高效、mass-producible测试可以用来筛查患者生活的朊病毒的存在,食物,和动物性产品。

一个创新的方法

正是在这种紧急Zuckermann科学运动,Connolly,阿古兹第一次合作。

“早在90年代,我们在一个公司,现在诺华的一部分,这是在血液检测这些类型的疾病感兴趣,当时这似乎很牵强,“Zuckermann说。上不够敏感隔离朊病毒和特定的低水平足以从正常蛋白产生假阳性,任何潜在的粘合剂必须能够承受protein-degrading酶自然循环的血液。“诊断任务听起来简单,因为这是一个总想链接到相同的蛋白质本身;如果你只是把它的一个肽珠或抗体就应该自动绑定,“Zuckermann说。Connolly解释道,“但其他团体不断遇到问题,因为这些结合蛋白被分解试验前可以完成。他们来到罗恩和我因为我们显示你可以模拟不降低”。

血液和血浆的早期实验证明承诺后,作者进行了正式的一系列研究证明它的效力。通过这些调查,最终导致了目前的研究中,Zuckermann, Connolly,诺华的同事证明peptoids将绑定到各种动物朊病毒和其他致病蛋白质聚合。

本研究展开的时候,2006年,Zuckermann和康诺利加入分子铸造建立生物纳米结构设施。他们已经开发了一个自动合成技术,可以大量生产peptoids任意序列——一个独特的能力提供给科学界通过分子铸造的用户程序。

“我们从一开始就意识到他们的效用了很多进一步的不仅仅是朊病毒,“Zuckermann说。“所以迈克尔和我建立一个资源在伯克利实验室,我们可以设计和生产peptoids对于任何领域,无论是生物医学,能源,或纳米材料”。

参考:Hornemann, S。施瓦兹,P。冲,e . J。Connolly, m D。Zuckermann, r . N。、山药,a . Y。&阿古兹,a (2019)。加强检测朊病毒传染性从血液通过preanalytical浓缩peptoid-conjugated珠子。《公共科学图书馆•综合》,e0216013 14 (9)。https://doi.org/10.1371/journal.pone.0216013

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