Teknikken bruger velkendt farvestof til at se amyloide plaketter i hjernen

Mens amyloidplakker længe har været tæt forbundet med mekanismer, der driver Alzheimers sygdom, visualisering af, hvordan amyloide proteiner samles, viser sig fortsat at være svært. Amyloidfibriller i nanometerstørrelse er kun en brøkdel af den størrelse, som de bedste lysmikroskoper kan løse. Nyt arbejde med en af ​​de ældste kendte reagenser til amyloid ser ud til at hjælpe med at give et klarere billede af, hvordan fibriller kommer sammen.

Et team af forskere fra Washington University i St. Louis, USA., og University College London i Storbritannien, har vist en ny tilgang til nanoskala billeddannelse af amyloidstrukturer uden kemisk ændring af dem. Brug af Thioflavin T (ThT), et farvestof, der i næsten et århundrede er kendt for at fluorescere, når det er i kontakt med amyloidfibriller, den nye metode gør det muligt for forskere at visualisere proteiner, der er forbundet med amyloide plaques, kaldet Aβ42 og Aβ40, mere præcist end nogensinde.

Kevin Spehar, en ledende medforfatter fra teamet, vil beskrive deres arbejde i en mundtlig præsentation, med titlen "Langsigtet superopløsningsbilleddannelse af Amyloid-strukturer ved hjælp af forbigående binding af Thioflavin T, "på OSA Biophotonics Congress:Optik i Life Sciences -mødet i Tucson, Ariz., USA., 14.-17. April 2019.

Udover at producere billeder af amyloidaggregater med nanoskalaopløsning, gruppens teknik lader forskere tage snapshots af, hvordan fibriller opbygger og reagerer på deres miljø. Test deres tilgang, holdet var i stand til at se direkte for første gang et anti-amyloid-lægemiddel på arbejde.

"Når det kommer til amyloid, vi bruger ord som 'monomer' og 'oligomer' og 'fibril, 'men disse ord beskriver kun virkelig det, vi har kunnet se før, "sagde papirforfatter Dr. Matthew Lew." Disse ord er fuldstændig utilstrækkelige til præcist at beskrive komplekset, varierende samlinger af disse molekyler. "

Mens angreb på amyloidmonteringsmetoder skiller sig ud som en førende foreslået terapi for Alzheimers sygdom, Dr. Jan Bieschke, en anden medforfatter af papiret, sagde, at undersøgelse af amyloidaggregater giver unikke udfordringer for forskere.

Immunfluorescerende teknikker, som anvendes inden for mange andre områder af biologien og bruger antistoffer til at mærke biomolekyler, kommer til kort, fordi de ville forstyrre amyloids tendens til at aggregeres, gør det umuligt at studere nøjagtigt den mekanisme, der driver Alzheimers.

Kryoelektronmikroskopi tilbyder overlegen opløsning, men kan kun levere en enkelt, statisk øjebliksbillede af en amyloidprøve.

"Billeddannelse af amyloiddynamik i længere tid er afgørende, hvis vi vil forstå den måde, et lægemiddel påvirker amyloidaggregation, eller hvordan det adskiller en amyloidfiber, "Sagde Bieschke.

For at løse disse spørgsmål, holdet vendte sig til den længe etablerede fluorofor, ThT, som undgår at ændre amyloid ved ikke at kovalent binde til det i første omgang. I stedet, hvert ThT -molekyle fluorescerer i ca. 15 millisekunder, mens det er i kontakt med amyloid.

Resultatet, Lew sagde, er, at ThTs rolle i billeddannelse skifter fra en simpel fluorofor til en molekylær sensor for amyloid.

"Dette bruger bogstaveligt talt et et til to-nanometer molekyle som en sensor, "sagde han." Jeg tror, ​​at dette koncept har et stort potentiale til at blive generaliseret til biomedicinske og kemiske billeddannelsesapplikationer. "

Billeddannelsen lod teamet se, hvordan Aβ42-fibriller blev ombygget og opløst med introduktionen af ​​epi-gallocatechin-gallat, en model mod aggregering, som Bieschke og kolleger opdagede.

"De fleste fluorescensmikroskopiteknikker, især når man sigter mod nanometeropløsning, kræver omhyggelig finjustering af reagenser og betingelser, "Sagde Bieschke." Vores tilgang fjernede meget af denne kompleksitet. På samme tid, det kan kombineres med traditionelle antistofbaserede metoder til multiplexeret billeddannelse. "

Bieschke håber at forbedre teknikken for at kunne se, hvordan amyloidstrukturer spredes i Alzheimers og beslægtede sygdomme. Lew sagde, at han ser mange fremtidige anvendelser til at bruge molekyler som ThT som molekylære sensorer, lige fra forskning i Parkinsons sygdom til diabetes til materialevidenskab.