Beyin nano cihazları, Alzheimer plaklarının oluşumunu engelleyebilir

Alzheimer hastalığı, 65 yaşın üzerindeki her 10 kişiden birini etkileyen, Amerika Birleşik Devletleri’nde altıncı önde gelen ölüm nedenidir. Bilim adamları, nano cihazları, beyinde hastalığa yol açan süreçleri bozacak şekilde tasarlamaktadır.

Photo by Natasha Connell on Unsplash

Alzheimer hastalığından etkilenen insanlar, zaman içinde beyinde biriken β-amiloid (AP) peptitleri adı verilen kendi kendine bir araya getirilmiş moleküllerden yapılmış spesifik bir plak tipine sahiptir. Bu birikimin sinirsel bağlantı kaybına ve hücre ölümüne katkıda bulunduğu düşünülmektedir. Araştırmacılar, Alzheimer hastalığının beyindeki gelişimini durdurmak için peptitlerin bu tehlikeli plakları oluşturmasını önlemenin yollarını araştırıyorlar.

Multidisipliner bir çalışmada, ABD Enerji Bakanlığı’nın (DOE) Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki bilim adamları, Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (KIST) ve Kore İleri Bilim ve Teknoloji Enstitüsü (KAIST) iş birliği ile bir yöntem geliştirdiler,plak oluşumunu önlemek için tehlikeli peptitleri kendi kendine bir araya gelmeden önce yakalayan nano boyutlu bir cihaz tasarladılar.

Araştırmacılar, yeni nano aygıtın yüzeyini Ap peptitlerini tanıyan ve ona bağlayan bir antikor – bir tür protein – parçaları ile kapladılar. Nano aygıtın yüzeyi küresel ve gözeneklidir ve kraterleri, antikorların kaplaması için mevcut yüzey alanını en üst düzeye çıkarır. Daha fazla yüzey alanı, yapışkan peptitlerin yakalanması için daha fazla kapasite anlamına gelir.

En iyi kaplamayı bulmak için, bilim adamları önce Ap peptitlerine yüksek afinitesi olan antikorları tanımlamak için önceki literatürü araştırdılar. Zararlı peptitleri çeken ancak beyindeki diğer moleküllere bağlanmayan bir antikor seçmek önemliydi. Daha sonra araştırma ekibi, bakterilerde antikorları üretti ve performanslarını test etti.


Tam bir antikor molekülü birkaç nanometre uzunluğa kadar ulaşabilir
ki bu da nanoteknoloji dünyası için büyük olduğu anlamına gelir. Bununla birlikte, bu antikorun sadece bir kısmı peptitlerin çekilmesinde rol oynar. Nano aygıtın etkinliğini ve kapasitesini en üst düzeye çıkarmak amacıyla yüzeyini kaplamak için küçük antikor parçaları üretildi.

Bilim adamları, sentezdeki esnekliği ve vücutta toksik olmaması nedeniyle biyomedikal uygulamalarda uzun süredir kullanılan bir malzeme olan silikadan, gözenekli, küresel nano cihazların temelini oluşturdular. Antikor parçaları ile kaplanan nano cihazlar, yüksek seçicilik ve mukavemete sahip Ap peptitlerini yakalıyor ve hapsediyor.

Bilim adamları, nano cihazların yokluğunda ve varlığında peptitlerin nasıl davrandığını karşılaştırarak cihazların etkinliğini test ettiler. İn vitro transmisyon elektron mikroskobu (TEM) kullanarak, nano cihazların varlığında peptit agregasyonunda belirgin bir düşüş gözlemlediler. Ayrıca, konfokal lazer tarama mikroskopisi ve mikro ölçekli termoforez ölçümü kullanılarak etkileşimleri analiz etmişlerdir; bunlar, nano ölçekte etkileşimleri karakterize etmek için kullanılan iki ek tekniktir.

Bilim adamları ayrıca, nano cihazları sentez sırasında gözenekli hale getiren süreçleri incelemek için küçük açılı X-ışını saçılımı yaptılar.

Bilim adamları benzer bir yaklaşım kullanarak, Huntington hastalığı ve Parkinson hastalığı gibi diğer nörodejeneratif hastalıklarla ilgili molekülleri hedefleyen ve aynı zamanda anormal protein toplanmasını da içeren farklı antikorlarla silika nanoparçacıklarını eşleştirebilirler.
Gözenekli nanopartiküller, floresan görüntüleme ve manyetik rezonans görüntüleme dahil görüntüleme uygulamalarında kullanılmak üzere daha da geliştirilebilirler.

DOE/Argonne National Laboratory. (2020, April 30). Nanodevices for the brain could thwart formation of Alzheimer’s plaques. ScienceDaily. Retrieved May 2, 2020 from www.sciencedaily.com/releases/2020/04/200430191308.htm

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir