I hjernen, ORMOSIL nanopartikler lover som en potentiel vehikel til lægemiddellevering

(PhysOrg.com) -- På billederne af frugtfluer, klynger af neuroner er alle oplyst, danner et stærkt lysende netværk af motorveje i hjernen.

Det er præcis, hvad University at Buffalo-forsker Shermali Gunawardena håbede at se:Det betød, at ORMOSIL, en ny klasse af nanopartikler, havde med held trængt ind i insekternes hjerner. Og selv efter langvarig eksponering, cellerne og selve fluerne forblev uskadte.

Partiklerne, som er mærket med fluorescerende proteiner, holde et løfte som en potentiel vehikel til medicinafgivelse.

Hver partikel er et kar, indeholdende hulrum, som videnskabsmænd potentielt kunne fylde med nyttige kemiske forbindelser eller genterapier til at sende til forskellige dele af menneskekroppen. Gunawardena er især interesseret i at bruge ORMOSIL - organisk modificeret silica - til at målrette mod problemer inden for neuroner, der kan være relateret til neurodegenerative lidelser, herunder Alzheimers sygdom.

Den nylige undersøgelse af frugtfluer er et skridt hen imod at få dette til at ske, viser, at langtidseksponering for ORMOSIL, gennem vejrtrækning og fodring, ikke sårede dyrene.

Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet PLoS ONE den 3. januar.

"Vi så, at efter at have fodret disse nanopartikler i frugtfluelarverne, ORMOSIL gik hovedsageligt ind i tarmene og huden. Men med tiden, hos voksne fluer, man kunne se det i hjernen. Disse resultater er virkelig fascinerende, fordi disse partikler ikke viser nogen toksiske virkninger på hele organismen eller neuroncellerne, " sagde Gunawardena, en adjunkt i biologiske videnskaber og en forsker i UB's Institut for Lasere, Fotonik og biofotonik.

ORMOSIL-partiklerne, hun undersøger, er en unik sort, der er lavet af en forskergruppe ledet af Paras N. Prasad, UB-instituttets administrerende direktør. Hver partikel indeholder hulrum, der kan indeholde stoffer, som kan frigives, når partiklerne udsættes for lys.

Udover Gunawardena og Prasad, medforfattere på undersøgelsen inkluderer Farda Barandeh, Phuong-Lan Nguyen, Rajiv Kumar, Gary J. Iacobucci, Michelle L. Kuznicki, Andrew Kosterman og Earl J. Bergey, alle fra UB.

Gunawardena er ekspert i aksonal transport. Dette involverer bevægelse af motoriske proteiner langs neuronernes trådlignende axon. Disse molekylære motorer, kaldet kinesins og dyneiner, bære "last" inklusive vitale proteiner til og fra neuronernes synapse og cellelegeme.

I dette neuronale motorvejssystem, et problem, der kan opstå, er en aksonal blokering, som ligner en trafikprop i neuroner. Proteiner aggregerer i en klump langs axonen.

Forskere ved ikke, om disse forhindringer bidrager til lidelser som Alzheimers eller Parkinsons sygdomme, som er karakteriseret ved usædvanlige ophobninger af proteiner kaldet amyloider og Lewy-legemer.

Men amyloid-precursorproteinet involveret i Alzheimers sygdom har vist sig at spille en rolle i aksonal transport, og hvis aksonale obstruktioner viser sig at være en tidlig indikator for neurodegeneration set i Alzheimers sygdom, eliminering af blokeringer kan hjælpe med at forhindre eller forsinke sygdommens begyndelse.

Det er her ORMOSIL kommer ind i billedet:Gunawardena håber at bruge disse nanopartikler til at målrette lægemidler mod proteinsyltetøj langs axoner, bryde ophobningerne op.

Succes, hvis det er muligt, er stadig langt væk. Men den potentielle fordel er stor. Gunawardena kalder forskningen for en "højrisiko, høj belønning" bestræbelse.

Det næste trin er, at hendes team skal se, om de kan finde en måde at tvinge ORMOSIL til at hænge fast på motoriske proteiner. (Nanopartiklerne, på egen hånd, bevæg dig ikke langs axoner.)