Новаторское исследование, которое называют «первым мировым достижением», позволило человечеству заглянуть в молекулярную химию человеческого мозга, и его результаты могут помочь ученым в борьбе с болезнью Альцгеймера.
Исследование, первоначально опубликованное в журнале Nature, рассматривает клетки, из которых состоит мозг, и изучает белки, участвующие в их функционировании. Ученые из Университета Лидса и их соавторы использовали новую передовую технологию, которая позволила им наблюдать даже за мельчайшими структурами мозга.
«Здесь, используя криофлуоресцентную микроскопию, криосрезы, криофокусированную ионно-сканирующую электронную микроскопию и криоэлектронную томографию, мы определили внутритканевую структуру β-амилоида и тау-патологии в посмертном мозге пациента с болезнью Альцгеймера«, — пишут авторы исследования в своем докладе. Такая технология, проще говоря, предполагает использование микроскопа, способного работать при экстремально низких температурах, которые необходимы для сохранения структуры мертвого человеческого мозга.
Они пояснили: «Определяющей патологической особенностью большинства нейродегенеративных заболеваний является сборка белков в амилоид, образующий специфические для заболевания структуры. При болезни Альцгеймера это характеризуется отложением β-амилоида и тау-белка с характерными для заболевания конформациями. Строение амилоида in situ в человеческом мозге неизвестно«.
Считается, что скопления β-амилоидных бляшек и скопления тау-белка в мозге повреждают клетки мозга и закупоривают нейронные пути, что приводит к таким симптомам болезни Альцгеймера, как потеря памяти и спутанность сознания, поскольку убивают клетки, находящиеся за пределами блокировки. Такие скопления также могут приводить к симптомам других нейродегенеративных заболеваний.
Цель исследования — проанализировать их структуру, чтобы ученые могли более эффективно разрабатывать лекарства, способные устранить блокировку, вызванную избытком данного белка, что потенциально могло бы облегчить или, по крайней мере, замедлить развитие болезни Альцгеймера.
Исследователи обнаружили, что β-амилоидные бляшки имеют фибриллы, многие из которых «разветвлены», а также содержат протофиламенты, которые «расположены параллельными рядами и решеткоподобными структурами». В кластерах тау-белка вместо этого были «неразветвленные» филаменты с полипептидной основой, причем сходство между филаментами в кластерах, но не между самими кластерами.
3D-карты, которые удалось создать британской команде, могут сыграть решающую роль в разработке лекарств, которые помогут лечить болезнь Альцгеймера и другие заболевания. «Структурные подходы in situ, описанные здесь для человеческих донорских тканей, применимы к широкому спектру нейродегенеративных заболеваний«, — пишут авторы исследования.
Доктор Рене Франк, ведущий автор исследования и доцент Биологического факультета Лидского университета, подвел итог исследования в пресс-релизе: «Этот первый взгляд на структуру молекул внутри человеческого мозга дает дополнительные подсказки о том, что происходит с белками при болезни Альцгеймера, а также устанавливает экспериментальный подход, который может быть применен для лучшего понимания широкого спектра других разрушительных неврологических заболеваний«.
