Et meget følsomt og multianalytisk system til arvelig nyresygdom

Alport syndrom (AS) er en arvelig nyresygdom forårsaget af en genetisk mutation, der fører til type IV kollagen (Col4) abnormiteter. Desværre, behandling gennem korrektion af Col4-funktionalitet er endnu ikke udviklet. Nu, forskere fra Kumamoto University i Japan har etableret en meget følsom teknologi til at vurdere Col4 funktionalitet, bane vejen for terapeutiske lægemidler. Dette detektionssystem reducerer arbejds- og tidsomkostninger sammenlignet med konventionelle metoder, og overvåger funktionaliteten af ​​Col4 med højere følsomhed end nogensinde før. Systemet gør det også muligt at analysere flere lægemiddelkandidatforbindelser samtidigt.

ACE-hæmmere og anden medicin til behandling af hypertension har vist sig at bremse udviklingen af ​​AS. Imidlertid, denne behandling lindrer kun symptomer og kan ikke forhindre overgangen til slutstadiet af nyresvigt. Det vurderes derfor, at grundlæggende behandling bør fokusere på årsagen til sygdomsdebut, en tilgang, der er helt anderledes end tidligere metoder. Den terapeutiske strategi, I dette tilfælde, ville fokusere på at normalisere funktionen af ​​det forårsagende protein med en kandidat-lægemiddelforbindelse. Hvis det lykkes, denne teknik ville i høj grad bidrage til behandlingen af ​​andre arvelige sygdomme.

For at normalisere funktionen af ​​det forårsagende protein med en kandidatlægemiddelforbindelse, det er nødvendigt effektivt at screene og identificere forbindelser, der genopretter funktionen kompromitteret af den genetiske mutation. Imidlertid, et analysesystem til at vurdere funktionaliteten af ​​forårsagende proteiner er endnu ikke blevet udviklet. Et sådant system kunne bruges til at screene for terapeutiske lægemiddelkandidater. Dermed, Forskere fra Kumamoto University havde til formål at etablere et nyt evalueringssystem (et sammensat screeningsystem) netop til det formål.

I Col4, tre polypeptidkæder (stavlignende proteiner), alfa-3, alfa-4, og alfa-5, danne et kompleks kaldet en proteintrimer. Denne trimer er en bestanddel af basalmembranen i den del af nyren, der kaldes glomerulus. Den glomerulære basalmembran er en fysisk barriere mod lækage af blodkomponenter under blodfiltrering, en vigtig nyrefunktion til at producere urin. En mutation i en af ​​de tre polypeptidkæder kan forstyrre trimerdannelsen og resultere i udviklingen af ​​AS på grund af manglende dannelse af basalmembranen. Derfor, det er nødvendigt at søge efter forbindelser, der kan korrigere eller assistere trimerdannelse af mutant kollagen.

Forskerne brugte split NanoLuciferase (split NanoLuc, NanoBiT) teknologi til protein-protein interaktionsanalyse som en metode til at evaluere trimerdannelse. Fragmenter af to store og små luciferasemolekyler blev fusioneret med alfa-3- og alfa-5-kæder og udtrykt i celler med alfa-4-kæder. Målbar luminescens blev kun detekteret, når alfa-3, alfa-4, og alfa-5-kæder kunne danne trimerer.

Forskerne præciserede, at NanoLuc-Col4-systemet afspejler tidligere rapporterede egenskaber ved Col4, nemlig at trimerer dannes med en fast kombination af alfa-3, alfa-4, og alfa-5 kæder, og at alfa-5 kæder ikke kan danne trimere, hvis de mangler en funktionel del. NanoLuc-Col4-systemet afslørede også, at alfa-5-kæder med genmutationerne rapporteret i AS ikke fungerede. Vigtigt, som et principbevis på, at det er muligt at korrigere trimerdannelse for mutant kollagen, forfatterne var i stand til at bruge systemet til at identificere forbindelser, der var i stand til at inducere trimerdannelse af alfa-3, alfa-4 og mutant alfa-5 kollagen.

"Denne forskning bør give en vej til at udvikle lægemidler til arvelige sygdomme, såsom Alport syndrom, som i øjeblikket er uhelbredelige, " sagde professor Hirofumi Kai fra Kumamoto Universitys afdeling for molekylær medicin.