Die frühzeitige Erkennung von Gehirn-degeneration am Horizont mit innovativer sensor

Die frühzeitige Erkennung von Gehirn-degeneration am Horizont mit innovativer sensor

Neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson können verheerend sein, um Patienten und Ihre Familien. Diese Krankheiten sind schwer zu diagnostizieren, bevor Sie Symptome zeigen, bedeutet, dass es oft bereits zu spät zum umkehren der Schäden an das zentrale Nervensystem.

Früherkennung ist der Schlüssel für die Verwaltung der Symptome und versucht, stall Fortschreiten der Krankheit, aber das aktuelle wissen ist begrenzt, wenn es um Werkzeuge, die Hilfe bei der Früherkennung. Das knowledge gap behandelt, durch innovative Forschung, durch ein team an Der Universität von New Mexico unter der Leitung von Professor Eva-Chi von der Abteilung für Biomedical Engineering.

Um zu verstehen, komplexe Erkrankungen des Gehirns, hat man zu verstehen die Komplexität der menschlichen Biologie und des Gehirns selbst. Von besonderer Bedeutung ist, Proteine—die molekularen Strukturen innerhalb einer Zelle, die Zahl in die Zehntausende, und Ihre Fähigkeit zu diktieren, wie Zellen funktionieren. Proteine beginnen mit den gleichen grundlegenden Bausteinen, Aminosäuren genannt. Die Aminosäuren organisieren in einer Kette, und die einzigartige Funktion des proteins hängt davon ab, wie die Aminosäuren angeordnet sind, die in der Kette. Sobald die Aminosäure Bestellung abgeschlossen ist, wird das protein-Ketten Falten sich in verschiedene Wege, um zum binden an andere Moleküle, um bestimmte Aufgaben auszuführen.

Alle Proteine sind aus denselben Bausteinen; die Faltung des proteins in verschiedenen Formen diktiert seine einzigartigen Zweck im inneren des Körpers. Zum Beispiel, Verdauungs-Enzym, das Proteine abbauen, die unsere Nahrung in Nährstoffe und transport-Proteine wie Hämoglobin transportieren Stoffe durch unseren Körper. Von besonderem Interesse für diejenigen, die studieren Gehirn-degeneration sind tau-proteins in Neuronen (Gehirnzellen), die helfen, mit Zell-und Nerven Kommunikation im Gehirn.

Faltung von Proteinen ist ein komplizierter Prozess, und als solche, viel schief gehen kann in der Zelle. Protein Falten kann komplett scheitern, oder ein Fehler in der protein-Kette könnte die Ursache für misfold. Einige dieser misfolds wurden mit der von Wissenschaftlern zu zahlreichen Erkrankungen des Menschen, vor allem, wenn die fehlgefalteten Proteine zusammenhalten. Der resultierende klebrige Klumpen von Proteinen als protein-Aggregate.

„Proteine haben wichtige Funktionen im Körper, und wenn Sie einmal etwas anderes tun, wie das Aggregat, es kann vernichtende Folgen im Körper, die ein Potenzial zur systemischen und neurodegenerativen Erkrankungen“, sagt Chi.

Die bisherige Forschung über die vergangene Dekade hat gezeigt, dass eine Verbindung zwischen degenerativen Erkrankungen des Gehirns und aggregation des tau-proteins in Neuronen (tauopathy), sowie plaque-bildenden Klumpen von protein-Fragmente, die sogenannten beta-amyloid, das stören die Signalwege zwischen den Zellen. Wissenschaftler vermuten, dass diese protein-Aggregate im Gehirn entstehen, lange bevor Symptome auftreten, und Chi ‚ s Forschung konzentriert sich auf die Erkennung dieser Aggregate mit einer Art von biosensor. Durch frühere Studien, Chi und Ihr team entwickelt haben, eine sehr ansprechende biosensor genannt Oligo(p-phenylen ethinylen) Elektrolyte, oder OPEs. OPEs sind als eine molekulare Struktur erstellt, die in einem Labor regulieren können elektrische Signale zwischen Neuronen, sowie Licht unter einem Mikroskop bei der Interaktion mit bestimmten Arten von Proteinen.

Aggregate bilden im inneren einer Zelle an den start, und als eine Krankheit wie Alzheimer schreitet in die nächsten Stufen, die Aggregate rekrutieren mehr gesunde Proteine in der Zelle, bevor Sie sich zu mehreren Zellen im Gehirn. Da Alzheimer, Parkinson und ähnlichen Krankheiten sind nicht ansteckend, ist nicht klar, wie die aggregation breitet sich von Zelle zu Zelle. Mäuse-Modelle können die track-Funktionalität durch kognitive tests, doch die Forscher sind noch nicht verfolgen biochemische Veränderungen im lebenden menschlichen Gehirn. Chi hofft, dass die OPE sensoren glänzen auch etwas Licht auf diesen Prozess.

„Diese Krankheiten haben eine Bühne basierend auf dem, was das Gehirn sieht, und die Krankheit breitet sich im gesamten Gehirn, aber wir wissen nicht, wie es sich ausbreitet. Mit anderen Arten von Problemen in den Körper, es gibt tests, die X-Strahlen, MRT—, aber es ist nichts für Aggregate im Gehirn, und es ist etwas, das Feld hat hingearbeitet“, sagt Chi. „Das Ziel ist, entdecken Sie die nächste generation von sensoren, die erkennen können, die protein-Aggregate, die sind relevanter für die Entstehung dieser Krankheiten. Auf lange Sicht, diese sensoren, wenn wirksam, wird die Arbeit entlang der Linien von brain imaging kann erkennen, dass die Größe, die Position und Zelle-zu-Zelle-Ausbreitung der Aggregate.“

Mit Maus-Modellen, Ratte Modelle und gespendet menschliche Gehirn Gewebe in Ihrem Labor, Chi nimmt Proteine aus diesen Modellen in den Reagenzgläsern und behandelt Sie chemisch zu bilden Aggregate. Ihre OPE sensoren Hinzugefügt werden, und sobald die sensoren finden, die Aggregate, die Sie binden sich zu Ihnen und leuchtet auf. Chi und Ihre Schüler dann die Ergebnisse ansehen und unter einem starken Mikroskop zu sehen, die Funktionen der Proteine und Ihre sensoren.

„Die grundlegenden Wechselwirkungen zwischen dem sensor und dem Aggregat ist der Schwerpunkt,“ Chi erklärt. „Der sensor kann suchen und finden, diese Aggregate und möglicherweise zu arbeiten, um den Schaden zu reparieren. Diese Kenntnisse können angewendet werden, für andere Zwecke, wie beispielsweise sensoren für antimikrobielle Anwendungen oder Therapien.“