Дослідники вперше зафіксували прискорене утворення амілоїдних білків, пов'язаних із хворобою Альцгеймера.

За прогнозами Всесвітньої організації охорони здоров'я, до 2030 року захворюваність на хворобу Альцгеймера у світі зросте до 78 мільйонів людей, а до 2050 року досягне 139 мільйонів. Ці невтішні дані є ще однією причиною для пошуку нових методів діагностики та терапії цього нейродегенеративного захворювання.

На цьому шляху значного успіху досягла міжнародна дослідницька група з Університету Лімерика (Ірландія) та лабораторії EMPA (Швейцарія), яка змогла візуалізувати процеси, що спостерігаються на поверхні амілоїдних фібрил (структур у головному мозку, утворених олігомерами — розчинними високотоксичними для нейронів білками, які збираються в щільні волокна, стійкі до деградації) та виявити серед них особливий підвид білків-суперрозповсюджувачів. Результати опубліковані у журналі Science Advances. 

Нагадаємо, що хвороба Альцгеймера характеризується поступовим ушкодженням головного мозку та призводить до порушення пам'яті, когнітивних і рухових функцій шляхом запалення, відмирання тканин і накопичення амілоїдних бляшок. І хоча причини цього нейродегенеративного захворювання достовірно не відомі, раніше вчені виявили, що у людей, які вакцинуються від грипу, правця, поліомієліту та сказу, частота розвитку відповідного захворювання зменшується в кілька разів.

Бета-амілоїди (Aβ-42) — це неправильно згорнуті білки, які призводять до формування нових олігомерів на поверхні вже існуючих фібрил у процесі вторинної нуклеації (коли зрілі фібрили каталізують появу нових олігомерів). Команда вперше спостерігала весь процес — від початку до завершення — в реальному часі за допомогою методу атомно-силової мікроскопії (AFM) протягом 250 годин.

Білки при цьому залишалися у своїй незмінній формі в сольовому розчині (що досить близько до їх природного середовища існування в організмі людини). Такий підхід усунув ризик спотворення структури та поведінки білків через зовнішнє втручання, а новий метод візуалізації вперше дозволив отримати зображення фібрил з роздільною здатністю менше 10 нанометрів при кімнатній температурі. Раніше традиційні методи аналізу могли змінювати морфологію та місця адсорбції білків.

Щоб краще зрозуміти механізми взаємодії олігомерів і фібрил, отримані експериментальні дані спостережень потім доповнили, застосувавши метод молекулярного моделювання. Отримані результати виявили білки-суперрозповсюджувачі, чия надзвичайно висока каталізаторна активність виступала в якості центру притягання нових олігомерів для утворення вторинних фібрил. Це означає, що за прискорене поширення токсичних розчинних білків у тканинах головного мозку відповідають саме суперрозповсюджувачі.

«Ми наблизилися до розуміння того, як ці білки поширюються в мозку при хворобі Альцгеймера. Результати можуть призвести до розробки нових методів діагностики захворювання, а розуміння точних механізмів утворення токсичних для нейронів олігомерів дозволить розробити ефективні терапевтичні стратегії», — пояснив один із авторів наукової роботи Пітер Нірмалрадж (Peter Nirmalraj) з лабораторії EMPA.

Таким чином, відкриття білків-суперрозповсюджувачів (і ролі, яку вони відіграють у розвитку недугу) за допомогою новаторського методу візуалізації має далекосяжні наслідки для діагностики та терапії невиліковних на сьогодні нейродегенеративних захворювань.