В основе этих болезней — скопление неправильно свернутых белков вокруг нейронов. Со временем эти агрегаты проникают в клетки и убивают их. Новый метод работает как ловушка: он захватывает опасные белки до того, как они успевают сформировать токсичные структуры. Пойманные белки затем просто разрушаются в организме, не причиняя вреда.

Эксперименты показали, что такой подход значительно повышает выживаемость нейронов, выращенных в лаборатории, даже под воздействием токсичных белков.

Исследование опубликовано в Journal of the American Chemical Society.

«Наша работа показывает, как можно использовать наноматериалы для борьбы с причинами нейродегенеративных болезней, а не просто с их симптомами, — говорит Сэмюэл Стапп, ведущий автор исследования.

Белки теряют правильную структуру, слипаются и образуют токсичные волокна, которые убивают нейроны. Мы ловим их на ранней стадии, не давая сформироваться самым опасным агрегатам. Если доработать метод, он может серьезно замедлить развитие болезни.

Стапп — профессор материаловедения, химии и медицины, один из пионеров регенеративной медицины. Он возглавляет Центр регенеративной наномедицины. Первый автор статьи — аспирант Цзицзюнь Гао.

Суть процесса

Ученые создали молекулы на основе пептидов (цепочки аминокислот) и добавили к ним трегалозу — природный сахар, который защищает белки от повреждений.

Когда эти молекулы попадают в воду, они собираются в нановолокна, покрытые трегалозой. Но тут начинается самое интересное: сахар не стабилизирует структуру, а наоборот — делает ее менее устойчивой.

Это кажется нелогичным, но именно такая нестабильность и нужна, — объясняет Гао.

Если волокна слишком прочные, они просто игнорируют все вокруг. А если они динамичные, то активно взаимодействуют с опасными белками.

Волокна буквально  «перехватывают» белки, связанные с болезнью Альцгеймера, и встраивают их в свою структуру. В результате токсичные агрегаты не образуются, а нейроны остаются целыми.

Что дальше

Лабораторные тесты на человеческих нейронах подтвердили: метод работает. Клетки, обработанные новыми нановолокнами, лучше выживали даже в присутствии токсичных белков.

Стапп считает, что этот подход можно комбинировать с другими методами лечения:

Наша терапия эффективна на ранних стадиях, но болезнь редко диагностируют так рано. Поэтому ее можно дополнить препаратами, которые борются с поздними симптомами.

• Раннее вмешательство — метод атакует болезнь до того, как белки успевают нанести непоправимый урон нейронам.
• Минимум побочек — молекулы распадаются на безвредные компоненты (аминокислоты, сахара, липиды).
• Универсальность — принцип можно адаптировать для разных болезней, где ключевую роль играют misfolded-белки (Паркинсон, прионы).
• Новый механизм — вместо борьбы с уже сформированными агрегатами (как антитела) ученые предотвращают их появление.

Пока метод тестировали только in vitro — на культурах клеток. Неясно, как он поведет себя в живом мозге, где есть гематоэнцефалический барьер и сложные биохимические процессы. Кроме того, трегалоза может влиять не только на целевые белки, но и на другие молекулы — это требует дополнительных исследований.

Ранее ученые заявили, что сидячий образ жизни увеличивает риск деменции у пожилых.