Для своевременной диагностики болезни Альцгеймера, Паркинсона и других патологий необходимо быстро найти амилоидные скопления в тканях, а также определить их принадлежности к тому или иному типу. Авторы новой статьи, вышедшей в ACS Sensor, разработали метод, который способен разделить восемь видов амилоидов, ассоциированных с патологиями, а также отличить их от функциональных амилоидов. Основу метода составляет флуоресцентный чип, в состав которого входят кумариноподобные соединения.
Схема различения разных амилоидов. Credit: Varghese NR, et al / ACS Sens 2024
Многие нейродегенеративные процессы, такие как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и болезнь Гентингтона, сопровождаются отложениями в тканях мозга амилоидных бляшек. Самыми яркими примерами белков, образующих такие бляшки, служат амилоид β (Aβ) и тау-белок. Однако амилоиды могут формироваться и из других белков, поэтому амилоидные агрегаты могут отличаться друг от друга белковым составом. По этой причине своевременное выявление патологических амилоидов в тканях, а также определение их подтипов в соответствии с белковым составом – это важный этап диагностики и лечения нейродегенеративных заболеваний.
Ученые из Австралии разработали флуоресцентный чип для дифференцировки разных видов амилоидов. В качестве флуорогенного агента в чипе они использовали тиофлавин T (ThT). Причем при его взаимодействии с амилоидами флуоресцентный сигнал пропадает. С амилоидами также могут взаимодействовать бензотиазольная группа и остаток диметиланилина, которые уже нашли применение во флуоресцентных пробах и образцах для позитронно-эмиссионной томографии.
Авторы исследования создали библиотеку соединений, содержащих перечисленные химические группы. В качестве наиболее перспективного соединения они выбрали кумарин благодаря его функциональной гибкости, позволяющей использовать его в разных системах.
Используя ThT и кумариноподобные соединения, ученые получили пять проб и измерили их флуоресцентный ответ при взаимодействии с различными амилоидными фибриллами, которые обнаруживаются при болезни Альцгеймера. В каждой пробе появился разный паттерн (рисунок) флуоресценции, а вот на мономерные амилоиды пробы не реагировали. Таким образом, стало возможным выявлять амилоидные фибриллы, но не мономерные амилоиды по наличию или отсутствию флуоресценции.
Далее исследователи оптимизировали пробы и оставили один ее вариант, также позволяющий онаруживать амилоидные фибриллы.
Исследования на мышиной модели болезни Альцгеймера показали, что подход позволяет различать разные стадии болезни по уникальному паттерну флуоресценции. Более того, разработанный чип позволяет отличать патогенные белки от функциональных. В качестве функциональных амилоидов авторы выбрали гидрофобины, экспрессируемые нитчатыми грибами, в том числе и патогенными.
Наконец, чип смог безошибочно отличить друг от друга восемь различных амилоидов, если амилоиды разных видов одновременно присутствовали в растворе. Не мешали классификации амилоидов и другие белки, находящиеся там же. Авторы отмечают, что чип также может определять принадлежность неизвестного белка к одному из восьми типов амилоидов. Кроме того, созданный флуоресцентный чип может пригодиться ученым, исследующим функциональные амилоиды, в частности, уже упоминавшиеся гидрофобины.
Текст: Елизавета Минина
A coumarin-based array for the discrimination of amyloids by Trinh N, Bhuskute KR, Varghese NR, et al. in ACS Sens. Published online February 2024. https://doi.org/10.1021/acssensors.3c01334
