Приложения на аптамер в невронауките, част 3

3.2.2. PD Терапевтични средства

За облекчаване на симптомите на болестта на Паркинсон (PD), бяха избрани два 58-нуклеотидни ДНКаптамера, специфични за човешки -syn, със стойности на Kd в наномоларния диапазон (2,4 nM и 3,1 nM).

Болестта на Паркинсон е хронично и прогресиращо неврологично заболяване, което се проявява главно като скованост на крайниците, треперене и двигателни нарушения, но може да засегне и паметта на пациента. Не бива обаче да се увличаме по негативизма, тъй като има няколко начина да помогнем за подобряване на паметта при хора с болестта на Паркинсон.

Първо, физическите упражнения са ефективен начин за подобряване на когнитивните способности и мисловните умения при хора с болестта на Паркинсон. Проучванията показват, че умерените упражнения могат да помогнат за подобряване на когнитивните способности и работната памет при пациенти с болестта на Паркинсон. Това е така, защото упражненията могат да стимулират кръвообращението и снабдяването с кислород, като по този начин увеличават броя и връзките на невроните в мозъка и укрепват „пластичността“ на невроните, като по този начин подобряват паметта.

Второ, подобряването на качеството на съня може да подобри и паметта при пациенти с болестта на Паркинсон. Сънят е критичен период за мозъка да консолидира и коригира спомените, а хората с болестта на Паркинсон често изпитват безсъние. Следователно създаването на тиха, удобна среда преди лягане и поддържането на редовен график за сън може да насърчи по-добра почивка и по-добро представяне на паметта.

Освен това, хората с болестта на Паркинсон могат да обмислят техники за подобряване на паметта, като правене на списъци и водене на бележки. Тези техники могат да помогнат на хората с болестта на Паркинсон да управляват по-добре своите паметови задачи и информация, което води до по-добро представяне на паметта.

И накрая, хората с болестта на Паркинсон също трябва да бъдат насърчавани да участват в социални събития и групови дейности. Тези преживявания могат да помогнат на пациентите да поддържат ума си активен и стимулиран, да подобрят самоувереността и самочувствието си и по този начин да се справят по-добре с проблемите с паметта на болестта на Паркинсон.

Като цяло, въпреки че болестта на Паркинсон може да повлияе на способността за памет, предприемането на правилния подход за насърчаване на физически упражнения, подобряване на съня, прилагане на умения за памет и активен социален живот може да помогне на пациентите да подобрят паметта и когнитивните си функции. И поддържайте положително отношение към живота. Вижда се, че трябва да подобрим паметта и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola може също да регулира баланса на невротрансмитерите, като например повишаване на нивата на ацетилхолин и растежни фактори. Тези вещества са много важни за паметта и ученето. В допълнение, Cistanche deserticola може също да подобри притока на кръв и да насърчи доставянето на кислород, което може да гарантира, че мозъкът получава достатъчно хранителни вещества и енергия, като по този начин подобрява мозъчната жизненост и издръжливост.

Щракнете върху познайте начините да подобрите паметта си

Тези аптамери ефективно намаляват агрегацията in vitro и вътреклетъчното разграждане на -syn се засилва от двата аптамера. Митохондриалната дисфункция и клетъчните дефекти, дължащи се на свръхекспресия на този протеин, впоследствие бяха спасени [107].

Същата група изследва in vivo ефекта на тези аптамери. За да преместят аптамерите през BBB, те опаковат аптамерите в екзозоми с повърхностно-експресирани неврон-специфични гликопротеинови вирусни гликопротеини на бяс (RVG).

Те наблюдават, че натрупването на -syn и невропатологичните и поведенчески дефицити са намалени и двигателните увреждания са подобрени в миши модел [108]. Въпреки че това проучване подчертава терапевтичния потенциал на аптамерите, са необходими повече проучвания за насочване към други протеини, свързани с PD, като DJ-1, LRRK2, DRP-1 и Rab GTPases, както и -syn.

3.3. Множествена склероза

Множествената склероза (МС) е автоимунно заболяване, при което миелиновите обвивки около невронните аксони в главния и гръбначния мозък са унищожени. Прогресията на заболяването е силно непредвидима и пречупваща лечението на по-късните етапи.

Характерните патологии на заболяването са необичайно активиране на микроглия и астроцити, което води до олигодендроцити и дегенерация на невронни клетки.

Въпреки че няма ефективно лечение или диагностика на болестта, броят на пациентите с МС в света е повече от 2,5 милиона [109]. Специфични биомаркери, които биха могли да идентифицират МС в началото на нейната прогресия, не са налични, противовъзпалителните терапии се сблъскаха с неуспехи и те само предотвратяват рецидиви.

3.3.1. MS диагностика

Потенциално решение на проблема с диагнозата идва от проучване на пациенти с МС и здрави доброволци като контроли, използващи модифицирани ДНК-аптамери (SOMAscan®) за измерване на повече от 1000 протеина в CSF.

Приблизително половината от 431 субекта бяха използвани като набор за обучение, а другата половина като набор за валидиране за тестване на предсказващата способност на идентифицираните клъстери на биомаркери. Този заслепен екран идентифицира астроцитен клъстер 8 (SERPINA3, MMP7, CLIC1 и GZMA) и микроглиален клъстер 2 (TNFRSF25 и DSG2) като повишени при МС и значително корелиращи с тежестта на МС [110].

Протеините на астроцитния клъстер 8 се припокриват с тези, за които се съобщава, че са свързани с невро-токсични (А1) астроцити и е доказано, че се секретират in vitro от първични периферни кръвни мононуклеарни клетки в отговор на липополизахарид, възпалителен стимул. Като автоимунно заболяване, наличието на автоантитела е отговорно за демиелинизация също може да бъде основа за диагнозата МС.

Беше описан биолуминесцентен микротест от сандвич тип твърди фази за откриване на автоантитела, свързани с MS нечовешки серум. Този анализ се основава на сандвич между две РНК аптамери, специфични за формиелин основни протеинови автоантитела, единият аптамер е свързан с повърхност, а другият е свързан с фотопротеина, обелин, като репортер.

Прилагането на анализа включва 91 серумни проби от пациенти с МС и е сравнено с 86 серумни проби от здрави индивиди. Въз основа на кривата приемник-оператор, с площ под кривата 0.87, клиничната прагова стойност е определена като 64% ​​чувствителност и 94% специфичност.

Отрицателната прогнозна стойност (NPV) от 96% и коефициентът на вероятност от 10,96 подкрепя диагностичната стойност на този анализ за тестване на МС [111].

3.3.2. МС Терапевтични средства

Показано е, че свързването на естествени IgM антитела с олигодендроцити насърчава ремиелинизацията на лезиите на ЦНС при мишка [112]. Въпреки това, IgM антителата са ограничени за използване in vivo за лечение на МС поради техния размер, сложност и имуногенност.

Поради това е от голям интерес да се открият малки молекули, които са специфични за миелина и имат потенциал да бъдат използвани за терапевтична ремиелинизация. За тази цел беше идентифициран 40-нуклеотиден ДНК аптамер, LJM-3064.

Неговото перитонеално инжектиране води до насърчаване на ремиелинизацията при лезии на ЦНС при мишки. Важно е да се отбележи, че LJM3064 има G-квадруплекс, образуващ богата на гуанозин последователност. В друго проучване, същият LJM-3064 аптамер беше функционализиран с карбоксилна киселина и конюгиран с аминогрупите на повърхността на екзозомата.

Беше показано, че тази конюгация насърчава пролиферацията на вид глиални клетки, олигодендроцити, които играят важна роля в образуването на миелинова обвивка. Когато клетките бяха приложени на женски мишки, възпалителният отговор беше потиснат и лезиите в ЦНС бяха намалени.

Системата предоставя нов подход с ефективна клинична реалност за управление на тежестта на МС с помощта на LJM-3064аптамери [113]. По този начин, LJM-3604 може да бъде алтернатива на моноклоналните антитела за лечение на MS [114,115].

3.4. Амиотрофична латерална склероза

Дисрегулация или промяна на нивата на рецепторна експресия е демонстрирана при различни заболявания. Анормално активираните AMPA рецептори, които са свързани с амиотрофична латерална склероза (ALS), са потенциални кандидати за лекарства за лечение на ALS.

RNAaptamer AN58, повдигнат срещу GluR2Q флип AMPA рецептор, конкурентно инхибира негов рецептор. Неговият наномоларен афинитет е по-добър от NBQX, един от настоящите най-добри конкурентни инхибитори. AN58 демонстрира най-висок афинитет към GluR2 и по-висока селективност към GluR4 сред всички AMPA рецепторни субединици. Накратко, AN58 е потенциален инхибитор с nM афинитет на GluR2 AMPA рецепторите [116].

Друга характеристика на патологията на ALS е токсичното натрупване на TAR ДНК свързващия протеин 43 (TDP-43). Взаимодействието на TDP-43 с РНК води до регулиране на РНК транскрипция, сплайсинг, транспорт и транслация. Zacco и др. демонстрира, че местните партньори на TDP-43 могат да бъдат използвани за инхибиране на неговото агрегиране.

Това инхибиране възниква по начин, зависим от дължината, така че по-късите олигонуклеотиди пречат на агрегацията по-добре от дългите. Тяхното изследване показва възможността за увеличаване на разтворимостта на протеини с помощта на естествено взаимодействие, което може да се адаптира като нов терапевтичен подход [117].

3.5. Болест на Хънтингтън

Болестта на Хънтингтън (БХ) е нелечимо наследствено заболяване, което уврежда двигателните и когнитивните функции. Протеинът Huntingtin (HTT) е от съществено значение за развитието на невроните; въпреки това, някои мутации водят до развитие на HD патология. Увеличаването на броя на CAG повторенията води до удължаване на полиглутаминовия участък на HTT и превръщането му в нетоксичен протеин, което причинява HD.

Подобно на AD и PD, инхибирането на протеиновата агрегация е обещаваща стратегия за забавяне или спиране на прогресията на HD [118]. Както бе споменато по-горе, аптамерите, които са ниско до неимуногенни и нетоксични, се появяват като стабилни кандидати да пречат на взаимодействието протеин-протеин и да инхибират агрегацията на токсични протеини при такива заболявания. РНК аптамери с висок афинитет бяха избрани срещу мономерен mHTT (51Q-HTT) и беше показано, че ефективно инхибират неговата агрегация in vitro.

Такова инхибиране намалява оксидативния стрес в червените кръвни клетки (RBC) и е свързано с намалено изтичане на индуцирана от тиофлавин флуоресценция от липозоми.

Наличието на аптамери спаси ендоцитозен дефект и блокира секвестрацията на глицералдехид-3-фосфат дехидрогеназа от агрегиран mHTT в модел на дрожди на Huntington. Някои от тези аптамери не разпознаха непатогенния 20Q-HTT, а някои увеличиха броя на mHTT в разтворимата фракция на дрождите.

Когато се експресират съвместно, два успешни аптамера повишават ефективността на инхибиране на агрегацията и подобряват клетъчното оцеляване. Това проучване предполага, че използването на аптамери може да бъде жизнеспособна стратегия за забавяне на хода на HD [119].

Разтяганията на полигамамила причиняват леки промени в HTT 3D структурата, което променя нейната активност. Индиректната модулация на засегнатата структура, използвайки този удължен регион на протеина, може да осигури алтернативен подход към лечението.

G-квадруплекс, образуващи ДНК аптамери (MS1 до MS4), които свързват mHTT значително намаляват активирането от mHTT на основната хистон H3 лизин 27 триметилирана активност (H3K27me3) на поликомбрепресивния комплекс 2 (PRC2) в невронни прогениторни клетки (NPC) от индивид с HD, но не и в NPC от здрав индивид [120].

С това проучване ДНК аптамерите бяха успешно приложени за преференциално насочване към mHTT и за модулиране на неговата активност. Тези два примера предоставят нови структурно базирани подходи за ефективно лечение на mHTT токсичност.

3.6. Прионна болест

Трансмисивните спонгиформни енцефалопатии (TSE) са вид невродегенеративно разстройство, което засяга ECT бозайници. Патологичният агент, свързан с тези заболявания, е amisfolded prion protein (PrP).

Молекулярният(ите) механизъм(и), водещи до структурни промени, които прикриват клетъчния PrP (PrPC) до патогенен конформер (PrPSc) са само частично разбрани, като най-разпространената хипотеза е, че молекулярен кофактор, действащ като катализатор, благоприятства прехода от PrPC към PrPSc [121]. Три G-квадруплекс-образуващи аптамерни последователности бяха идентифицирани за различни форми на PrP [122].

Съобщава се, че тези квадруплекси имат висок афинитет и специфичност към PrP (Kd: 62 nM–630 nM) и слаб афинитет към PrP-олигомера, който имитира ранния стадий на образуване на PrPSc. Чрез различни анализи, включително ITC, SPR и CD спектроскопия, свързването с висок афинитет за PrP се свързва с квадруплексна структура, ture и крайните домейни на PrP са необходими за свързване на аптамера.

Това проучване също така предоставя доказателства за взаимно размотаване на нуклеинова киселина и протеин при тяхното взаимодействие. quadruplepunwinding активността на PrP се извършва от присъщо неструктурирания N-терминален домен и ДНК насърчават разгръщането на PrP структурирания С-терминален домен.

3.7. Мозъчни тумори

Мозъчните тумори са сред най-фаталните форми на рак. Например, около две трети от възрастните, диагностицирани с глиобластом (вид рак на мозъка), губят живота си в рамките на две години. Мозъчните тумори също са най-честите и смъртоносни от всички педиатрични солидни тумори.

Децата, които преживеят тези тумори, също често страдат от дългосрочните последици от необходимите медицински интервенции, като операции и химиотерапии. Глиомите (глиобластоми, епендимоми, астроцитоми и олигодендроглиоми) съставляват почти 80% от всички злокачествени първични тумори на мозъка.

Glioblastoma multiforme (GBM) е най-често наблюдаваният тип първичен астроцитом, съставляващ почти 60% от всички мозъчни тумори при възрастни [123]. Глиосаркомът, вариант на GBM, е силно агресивна злокачествена форма на метастатичен мозъчен тумор.

Въпреки че техниките, базирани на морфологията на тумора (напр. MRI, хистопатологична биопсия) за разграничаване на глиосаркома от други GBM, ранната диагностика на това агресивно заболяване все още е лоша и преживяемостта на пациентите след поставяне на диагнозата обикновено е по-малко от една година.

В допълнение, конвенционалните методи за лечение на GBM, като лъчетерапия, химиотерапия и техните комбинации, не са ефективни. Анормалната активност на туморните клетки и тяхната резистентност към химиотерапия и лъчетерапия са основните причини за по-високата смъртност от GBM [124].

По този начин би било значителен напредък да се открият специфични молекули, насочени към глиосаркома за ранна диагностика и лечение като инхибиране на активността на GBM клетките и повишена радиочувствителност [125].

3.7.1. Изобразяване на мозъка

Лечението на мозъчни тумори е предизвикателство за клиницистите поради селективната пропускливост на BBB [126]. BBB се състои от слой от специализирани ендотелни клетки, които контролират молекулярното преминаване в мозъчната тъкан и предотвратяват навлизането на много молекули, за да поддържат централната нервна система (ЦНС) в стабилно състояние.

Разработени са различни техники за проникване в BBB. Инвазивните техники се основават на физическото нарушаване на BBB с помощта на техники като ултразвук, осмотично или химическо лечение. Неинвазивните техники, от друга страна, не нарушават целостта на BBB, но използват химикали, които са способни да преминат през BBB [127]. Образната диагностика позволява наблюдение на характеристиките на мозъка без инвазивни процедури.

По-новите постижения в изобразяването на мозъка дават възможност за изследване на динамичните модели на свързаност между различни региони, които са важни за ученето и паметта. Мозъчните изображения предоставят информация за заболявания, свързани с мозъка, и могат да бъдат създадени чрез различни техники, включително магнитен резонанс (MRI), функционален магнитен резонанс (fMRI) и позитронно-емисионна томография (PET) [128].

MRI е ефективна техника, която осигурява неинвазивни триизмерни изображения на живи организми. За осигуряване на контраст на изображението се използват контрастни вещества, които обикновено се основават на гадолиниеви (Gd3+)-комплекси. DOPTA-Gd, може би първият специфичен MRI контрастен агент, реагира на Ca2+ с промяна в T1 сигнала MRI сигнал на Gdrelaxivity. Въпреки че оттогава са разработени други йон-специфични контрастни агенти [129], те все още не са подходящи и има нужда от повече контрастни агенти, които дават възможност за изобразяване на малки молекули.

T1 релаксивността на Gd се променя с неговото време на ротационна корелация, което е функция на молекулната маса на Gd-свързаната молекула. Аптамерите на нуклеиновата киселина имат потенциал да бъдат използвани за тази цел, тъй като хибридизацията с комплемент може да бъде променена чрез свързването на мишената на аптамера.

Като пример, аденозин аптамерът беше свързан със стрептавидин и хибридизиран с по-къс комплементарен олигонуклеотид, който беше свързан с Gd. В присъствието на аденозин, аптамерът се нагъва отново около целта си и се дисоциира от комплементарния Gd-олигонуклеотид.

По този начин Gd се измести от свързване с голяма (~70 kDa) молекула към малка (~4 kDa) молекула с последващо намаляване на релаксивността и последващо увеличение на T1 [130].

For more information:1950477648nn@gmail.com