Met behulp van nanoporiën in vaste toestand en DNA-barcoding om verkeerd gevouwen eiwitten bij neurodegeneratieve aandoeningen te identificeren

Een team van scheikundigen, microbiologen en natuurkundigen van de Universiteit van Cambridge in Groot-Brittannië heeft een manier ontwikkeld om nanoporiën in vaste toestand en gemultiplexte DNA-barcoding te gebruiken om verkeerd gevouwen eiwitten, zoals die betrokken bij neurodegeneratieve aandoeningen, in bloedmonsters te identificeren. In hun studie gerapporteerd in de Tijdschrift van de American Chemical Societygebruikte de groep multiplex-DNA-barcodetechnieken om problemen met nanoporiefiltertechnieken voor het isoleren van schadelijke oligomeren te overwinnen.

Eerder onderzoek heeft aangetoond dat de aanwezigheid van schadelijke oligomeren in de hersenen kan leiden tot het verkeerd vouwen van eiwitten die verband houden met neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Parkinson en Alzheimer. Medische onderzoekers zijn op zoek naar een manier om ze in het bloed te detecteren als een manier om neurodegeneratieve ziekten te diagnosticeren en om de progressie te volgen zodra deze is bevestigd.

Helaas is het vinden ervan in complexe mengsels zoals bloed een hele klus gebleken. Eén benadering is veelbelovend gebleken: het gebruik van nanoporiesensoren, maar tot nu toe kunnen ze de doeloligomeren niet volgen terwijl ze door aanpasbare solid-state nanoporiesensoren snellen. In deze nieuwe poging heeft het onderzoeksteam dit probleem overwonnen door aanpasbare DNA-nanostructuren te gebruiken.

In hun werk bond het onderzoeksteam eiwitten aan hun op maat gemaakte DNA-nanostructuren als een middel om een ​​soort ‘streepjescode’ te creëren die zou kunnen worden gebruikt om moleculen te identificeren met behulp van de solid-state nanoporiesensoren. Om hun streepjescode te gebruiken, plaatsten ze een stukje DNA dat was getagd met een chemische stof die alleen aan de doeloligomeren bindt, wat resulteerde in een extra piek, waardoor het doelwit kon worden geïsoleerd en de volledige karakterisering ervan.

Het team testte vervolgens hun techniek met behulp van oligomeren van α-synucleïne, het type eiwitten dat betrokken is bij de vouwing bij de ziekte van Parkinson, en kon deze naar wens isoleren onder laboratoriumomstandigheden. Ze maten ook de snelheid van oligomeervorming. Vervolgens testten ze de techniek in een omgeving die dichter bij de biologische omstandigheden lag en ontdekten dat de prestaties er niet onder leden. Ze suggereren dat hun techniek de belofte biedt van een toekomstig screeningproces voor patiënten die het risico lopen neurodegeneratieve aandoeningen te ontwikkelen.