В исследовательском центре Texas A&M AgriLife Research на молекулярном уровне распускается новая ветвь науки о мозге — наноцветы.
Исследование опубликовано в Journal of Biological Chemistry
В статье, опубликованной в Journal of Biological Chemistry, было показано, что наноцветы — особый вид металлических наночастиц в форме цветка — могут защищать и восстанавливать клетки мозга, способствуя здоровью и обновлению митохондрий — молекулярных машин, ответственных за производство большей части энергии наших клеток.
Перспективный подход к нейротерапии
Эти результаты указывают на новый многообещающий подход к нейротерапии, направленный на основные механизмы таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера, а не только на управление симптомами.
Исследование было проведено Чарльзом Митчеллом, докторантом Техасского университета A&M в Колледже сельского хозяйства и наук о жизни, на факультете биохимии и биофизики, и специалистом по исследованиям Михаилом Матвейенкой. Оба они работают в лаборатории доктора Дмитрия Куроусского, доцента и исследователя Института развития здоровья через сельское хозяйство Texas A&M AgriLife, который руководил проектом.
«Эти наноцветы выглядят красиво под микроскопом, но то, что они делают внутри клетки, ещё более впечатляет, — сказал Куроуский. — Улучшая здоровье клеток мозга, они помогают бороться с одной из ключевых причин нейродегенеративных заболеваний, которые долгое время сопротивлялись терапевтическим прорывам».
Митохондрии — «электростанции» клетки
Митохондрии, часто называемые «электростанциями клетки», отвечают за превращение пищи в энергию, которую может использовать организм. Однако, как и любая энергетическая система, они производят некоторые отходы в процессе, включая повышение уровня активных форм кислорода — нестабильных молекул, которые могут повреждать клетки, если их не контролировать должным образом.
Для оценки терапевтического потенциала наноцветов команда Куроусского, специализирующаяся на нейродегенеративных заболеваниях, проверила, как два вида наноцветов влияют на нейроны и поддерживающие клетки мозга, называемые астроцитами. В течение 24 часов после лечения они наблюдали резкое снижение уровня активных форм кислорода, а также признаки улучшения целостности и количества митохондрий.
«Даже в здоровых клетках ожидается некоторый окислительный стресс, — сказал Куроуский. — Но наноцветы, по-видимому, настраивают работу митохондрий, в конечном итоге снижая уровень их токсичных побочных продуктов почти до нуля».
Поскольку здоровье мозга и функция митохондрий тесно связаны, Куроуский считает, что защита митохондрий в клетках мозга может привести к значительному улучшению функций мозга после повреждения, вызванного болезнью, особенно такими заболеваниями, как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.
«Если мы сможем защитить или восстановить здоровье митохондрий, то мы не просто будем лечить симптомы — мы устраним первопричину повреждения», — сказал Куроуский.
После наблюдения за эффектами в отдельных клетках исследователи оценили действие наноцветов на Caenorhabditis elegans — хорошо зарекомендовавшем себя модельном организме, используемом в неврологических исследованиях, чтобы проверить влияние на целые организмы.
Черви, обработанные одним из наноцветов, выживали в течение нескольких дней дольше, чем их необработанные собратья, которые обычно живут около 18 дней. У обработанных особей также была более низкая смертность на ранних стадиях жизни, что является ещё одним свидетельством нейропротекторного потенциала наноцветов.
В будущем Куроуский планирует провести исследования токсичности и распределения на более сложных животных моделях, что является ключевым шагом перед клиническими испытаниями.
Несмотря на десятилетия исследований, эффективные нейропротекторные препараты остаются неуловимыми. Большинство методов лечения нейродегенеративных заболеваний направлены на управление симптомами без устранения основного повреждения клеток. Однако Куроуский считает, что, непосредственно воздействуя на здоровье митохондрий и окислительный стресс, наноцветы могут предложить инновационный новый подход к лечению.
Его команда недавно работала с Texas A&M Innovation над подачей заявки на патент для использования наноцветов в нейропротективной терапии, и они планируют сотрудничать с Медицинским колледжем Техасского университета A&M, когда будут готовы изучить влияние наноцветов на лечение инсульта, травм спинного мозга и нейродегенеративных заболеваний.
«Мы думаем, что это может стать новым классом терапевтических средств, — сказал Куроуский. — Мы хотим убедиться, что это безопасно, эффективно и имеет чёткий механизм действия. Но, судя по тому, что мы видели до сих пор, у наноцветов невероятный потенциал».
Предоставлено Texas A&M University