Ny, mere følsom sensor til vurdering af lægemiddelsikkerhed

En ny teknik til evaluering af lægemiddelsikkerhed kan påvise stress på celler på tidligere stadier end konventionelle metoder, som for det meste er afhængige af at opdage celledød. Den nye metode bruger en fluorescerende sensor, der tændes i en celle, når forkert foldede proteiner begynder at aggregeres - et tidligt tegn på cellulær stress. Metoden kan tilpasses til at detektere proteinaggregater forårsaget af andre toksiner, samt sygdomme som Alzheimers eller Parkinsons. Et papir, der beskriver den nye metode, af et team af forskere ved Penn State University, fremgår af journalen Angewandte Chemie International Edition .

"Lægemiddelinduceret proteinstress i celler er en nøglefaktor ved bestemmelse af lægemiddelsikkerhed, "sagde Xin Zhang, adjunkt i kemi og biokemi og molekylær biologi i Penn State, seniorforfatteren af ​​avisen. "Lægemidler kan få proteiner - som er lange strenge af aminosyrer, der skal foldes præcist for at fungere korrekt - til at foldes sammen og klumpes sammen til aggregater, der i sidste ende kan dræbe cellen. Vi satte os for at udvikle et system, der kan detektere disse aggregater kl. meget tidlige stadier, og som også bruger teknologi, der er overkommelig og tilgængelig for mange laboratorier. "

Det nye system er det første til at bruge en fluorescerende sensor, der ikke tændes, før de fejlfoldede proteiner begynder at aggregeres. Forskerne designede et ustabilt protein - kaldet AgHalo - der er mærket med et specielt fluorescerende farvestof, der bliver aktivt i et hydrofobt, dvs. vandafvisende, miljø. Hydrofobe dele af proteiner er normalt begravet dybt i strukturen af ​​et korrekt foldet protein, fordi cellens miljø for det meste er vand. Når AgHalo -proteinet begynder at folder sig sammen og aggregerer, kan farvestoffet interagere med de hydrofobe dele af proteinet og begynde at fluorescere.

Tidligere systemer brugte sensorer, der altid var tændt. Cellerne ville have en generel diffus fluorescens forud for enhver stress, og systemerne kunne kun detektere proteinstress, når de fejlfoldede proteiner aggregerede, danner lysere fluorescenspletter, der var store nok til at kunne ses under et mikroskop.

"En yderligere fordel ved vores system er, at fluorescensniveauet er korreleret med mængden af ​​proteinaggregation i cellen, så vi kan kvantificere stressniveauet "sagde Yu Liu, en postdoktor i Penn State og den første forfatter til papiret. "Også, fordi vores metode måler niveauet af fluorescens, i stedet for at skulle identificere fluorescensen under et mikroskop, det kan gøres ved hjælp af mere tilgængelig teknologi, ligesom pladelæsere, og det er meget mere højt gennemløb. "

Forskerne brugte deres sensor til at teste niveauet af proteinstress forårsaget af fem almindeligt anvendte kræftbekæmpende lægemidler. Selvom ingen af ​​de lægemidler, de tester, forårsager betydelig celledød i tidligere lægemiddelsikkerhedstests, alle fem producerede et eller andet niveau af proteinstress, der kunne påvises af AgHalo -sensoren.

"Fordi vi testede kræftbekæmpelsesmedicinerne i meget højere doser end normalt bruges til behandling, vores resultater ikke nødvendigvis sætter spørgsmålstegn ved den fortsatte brug af disse lægemidler, "sagde Liu." Dog, fordi proteinstress fra langtidsbehandlinger kan have varige virkninger, evaluering af lægemidler med vores nye sensor vil hjælpe med udviklingen af ​​mere sikre lægemidler. "

Proteinstress kan induceres af andre mange faktorer. Varme, toksiner, bakterielle infektioner, Kræft, og selv ældning kan få proteiner til at foldes forkert og danne aggregater i celler. "Med vores metode, vi kan kvantitativt påvise proteinstress i celler på meget tidligere stadier, og derfor kan forskere begynde at studere de mekanismer, som celler bruger til at bekæmpe denne stress og udvikle forbindelser, der kan forbedre cellens evne til at håndtere proteinstress, "sagde Zhang.