Brug af faststofnanoporer og DNA-stregkodning til at identificere fejlfoldede proteiner i neurodegenerative lidelser

Et hold af kemikere, mikrobiologer og fysikere ved University of Cambridge i Storbritannien har udviklet en måde at bruge solid-state nanopores og multiplekset DNA-stregkodning til at identificere fejlfoldede proteiner, såsom dem, der er involveret i neurodegenerative lidelser i blodprøver. I deres undersøgelse, rapporteret i Journal of the American Chemical Society , brugte gruppen multipleksede DNA-stregkodningsteknikker til at overvinde problemer med nanopore-filtreringsteknikker til isolering af skadelige oligomerer.

Tidligere forskning har vist, at tilstedeværelsen af ​​skadelige oligomerer i hjernen kan føre til fejlfoldning af proteiner forbundet med neurodegenerative sygdomme som Parkinsons og Alzheimers sygdom. Medicinske forskere har ledt efter en måde at opdage dem i blodet som en måde at diagnosticere neurodegenerativ sygdom på og spore udviklingen, når den er blevet bekræftet.

Desværre har det vist sig at være en skræmmende opgave at finde dem i komplekse blandinger som blod. En tilgang har vist lovende - ved hjælp af nanopore-sensorer - men til dato kan de ikke spore måloligomerer, når de hastighed gennem tilpassede solid-state nanopore-sensorer. I denne nye indsats overvandt forskerholdet dette problem ved at bruge tilpassede DNA-nanostrukturer.

I deres arbejde bandt forskerholdet proteiner til deres specialbyggede DNA-nanostrukturer som et middel til at skabe en slags "stregkode", der kunne bruges til at identificere molekyler ved hjælp af solid-state nanopore-sensorer. For at bruge deres stregkode placerede de en smule DNA, der var blevet mærket med et kemikalie, der kun binder sig til måloligomererne, hvilket resulterede i en ekstra spids, som gjorde det muligt at isolere målet og dets fulde karakterisering.

Holdet testede derefter deres teknik ved at bruge oligomerer af α-synuclein, den type proteiner, der er involveret i foldning i Parkinsons sygdom, og var i stand til at isolere dem som ønsket under laboratorieforhold. De målte også hastigheden af ​​oligomerdannelse. De testede derefter teknikken i et miljø, der var tættere på biologiske forhold, og fandt, at ydeevnen ikke led. De foreslår, at deres teknik giver løftet om en fremtidig screeningsproces for patienter med risiko for at udvikle neurodegenerative lidelser.

Flere oplysninger: Sarah E. Sandler et al., Multiplexed Digital Characterization of Misfolded Protein Oligomers via Solid-State Nanopores, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c09335

Journaloplysninger: Tidsskrift for American Chemical Society

© 2023 Science X Network