发布时间：2024-05-24 16:33:27 栏目：生活
一种新开发的纳米材料可以模拟蛋白质的行为，可能成为治疗阿尔茨海默氏症和其他神经退行性疾病的有效工具。这种纳米材料改变了脑细胞中两种关键蛋白质之间的相互作用，具有潜在的强大治疗效果。
这一创新发现最近发表在《先进材料》杂志上，得益于威斯康星大学麦迪逊分校的科学家和西北大学的纳米材料工程师的合作。
这项工作围绕着改变两种蛋白质之间的相互作用展开，这两种蛋白质被认为与阿尔茨海默氏症、帕金森氏症和肌萎缩侧索硬化症(ALS)等疾病的发生有关。
第一种蛋白质叫做 Nrf2，这是一种特殊类型的蛋白质，称为转录因子，可以在细胞内打开和关闭基因。
Nrf2 的一个重要功能是其抗氧化作用。虽然不同的神经退行性疾病是由不同的疾病过程引起的，但它们之间的共同点是氧化应激对神经元和其他神经细胞的毒性作用。Nrf2 可以对抗脑细胞中的这种毒性应激，有助于预防疾病。
威斯康星大学麦迪逊分校药学院教授Jeffrey Johnson和他的妻子Delinda Johnson(药学院的资深科学家)几十年来一直在研究 Nrf2 作为治疗神经退行性疾病的有希望的靶点。2022 年，Johnsons 夫妇和另一组合作者发现，增加大脑中特定细胞类型星形胶质细胞中的 Nrf2 活性有助于保护阿尔茨海默病小鼠模型中的神经元，从而显著减少记忆丧失。
尽管先前的研究表明增加 Nrf2 的活性可以作为治疗阿尔茨海默病的基础，但科学家发现有效地针对大脑内的蛋白质具有挑战性。
杰弗里·约翰逊说：“药物很难进入大脑，但找到能够激活 Nrf2 而又不会产生大量脱靶效应的药物也很困难。”
新的纳米材料问世了。这种合成材料被称为类蛋白质聚合物(PLP)，可以像蛋白质一样与蛋白质结合。这种纳米级模仿物是由西北大学化学教授、该校国际纳米技术研究所教员 Nathan Gianneschi 领导的团队研发的。
Gianneschi 设计了多种 PLP 来靶向各种蛋白质。这种特殊的 PLP 结构可以改变 Nrf2 和另一种名为 Keap1 的蛋白质之间的相互作用。众所周知，蛋白质之间的相互作用或途径是治疗多种疾病的靶点，因为 Keap1 基本上控制着 Nrf2 何时对氧化应激作出反应和对抗氧化应激。在无应激条件下，Keap1 结合在一起，在需要时释放 Nrf2 来发挥其抗氧化作用。
詹内斯基和约翰逊夫妇是通过CHDI 基金会的首席科学官罗伯特·帕西菲奇 (Robert Pacifici) 建立联系的，该基金会资助旨在治疗另一种神经退行性疾病亨廷顿氏病的研究。该基金会过去曾资助过约翰逊夫妇和詹内斯基的工作。
“顺便说一句，Nathan 和他在 Grove Biopharma 的同事告诉罗伯特，他们正在考虑将目标转向 Nrf2，Grove Biopharma 是一家临床前生物技术初创公司，专注于蛋白质-蛋白质相互作用的治疗靶向性研究，”约翰逊说。“罗伯特说，‘如果你要这么做，你应该打电话给杰夫·约翰逊。’”
很快，约翰逊夫妇和吉安内斯基就开始讨论威斯康星大学麦迪逊分校实验室提供小鼠模型脑细胞以测试吉安内斯基的类蛋白质纳米材料的可能性。
杰弗里·约翰逊表示，他最初对 PLP 方法有些怀疑，因为他不熟悉这种方法，而且精确瞄准脑细胞中的蛋白质总体上比较困难。
“但后来 Nathan 的一名学生带着它来到这里，并把它放在我们的细胞上，如果它不成功我真要命了，”他说。“我们当时真的深入研究了它。”
由此产生的研究表明，Gianneschi 的 PLP 能够非常有效地与 Keap1 结合，从而释放 Nrf2 以在细胞核中积累，增强其抗氧化功能。重要的是，它这样做不会引起不必要的脱靶效应，而这种效应会阻碍旨在更好地激活 Nrf2 的其他策略。
虽然这项工作是在培养细胞中进行的，但约翰逊夫妇和吉安内斯基现在正在神经退行性疾病的小鼠模型上更进一步。这是他们原本没有想到会参与的研究方向，但现在他们很高兴能继续进行下去。
“我们缺乏生物材料方面的专业知识，”德琳达·约翰逊说。“因此，从西北大学获得这方面的知识，然后在华盛顿大学推进生物学方面的研究，表明这类合作确实很重要。”
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