Ученые, которые недавно определили молекулярное начало болезни Альцгеймера, использовали это открытие, чтобы определить, что можно предсказать, какой тип деменции разовьется с течением времени – форма персонализированной медицины для нейродегенеративных заболеваний.
Новое исследование, проведенное в Юго-Западном Калифорнийском университете, показывает, что отдельные токсичные белки тау, которые слипаются и распространяют дегенерацию в мозгу пациентов с деменцией, имеют разные формы. Складки этих молекул содержат информацию, которая может помочь диагностировать – и, возможно, однажды вылечить – нейродегенерацию на самых ранних стадиях.
Вывод сделан группой ученых, назначенных в этом месяце в недавно созданную сеть международных сотрудников, занимающихся улучшением лечения нейродегенеративных расстройств. Перед группой UT Southwestern, финансируемой Chan Zuckerberg Initiative, поставлена задача использовать свои недавние открытия тау-белка для разработки инструментов клинической диагностики.
"Наше расширенное понимание структуры тау-белка меняет наши представления об обнаружении и лечении болезни Альцгеймера и связанных с ней деменций," сказал доктор. Марк Даймонд, директор Юго-западного центра Альцгеймера и нейродегенеративных заболеваний Юго-Западного университета. "Следующим шагом будет преобразование этих знаний в простые клинические тесты, которые врачи будут использовать для диагностики и, в конечном итоге, для остановки процесса нейродегенерации на самых ранних стадиях."
Доктор. Новое исследование Даймонда расширяет результаты исследования, опубликованного в июле в его лаборатории, в котором задокументировано структурное "происхождение" болезни Альцгеймера – основа того, как здоровый тау-белок меняет форму и затем может собираться с другими молекулами тау-белка для уничтожения клеток мозга.
Последнее исследование, опубликованное в eLife, показывает, что вредные одиночные молекулы тау принимают разные формы, каждая из которых коррелирует с отдельным типом более крупной сборки, которая будет формироваться и самовоспроизводиться по всему мозгу. Доктор. Лаборатория Даймонда уже установила в исследовании 2016 года, что структура более крупных скоплений тау определяет, какой тип деменции будет иметь место – какие области мозга будут затронуты и как быстро болезнь будет распространяться. Но было неизвестно, что указывало на эти более крупные структуры. Новое исследование показывает, как одна молекула тау, которая меняет форму в начале процесса болезни, содержит информацию, которая определяет конфигурацию более крупных токсичных сборок. Это открытие предполагает, что характеристика конформации отдельных молекул тау может предсказать, какое начинающееся заболевание происходит – болезнь Альцгеймера или другие типы деменции.
Ученые сделали эти открытия, извлекая тау-белок из культивируемых клеток и человеческого мозга, выделяя их как отдельные молекулы и определяя, какие типы патологических сборок они впоследствии будут производить в клетках и мышах. Они определили, что, вопреки предшествующим представлениям, одна молекула тау, вместо того, чтобы быть без определенной структуры, на самом деле имеет несколько стабильных структур, каждая из которых определяет, какой тип последующего патологического соединения она сформирует.
Доктор. Команда Даймонда пытается перевести эти результаты в клинические тесты, которые исследуют кровь или спинномозговую жидкость пациента, чтобы обнаружить первые биологические признаки аномального тау-белка, прежде чем симптомы потери памяти и когнитивного спада станут очевидными. Его лаборатория также работает над разработкой методов лечения, которые стабилизируют изменяющие форму молекулы тау, предотвращают их сборку или способствуют выведению их из мозга.
По его словам, диагностический тест станет особенно важным после того, как будут разработаны эффективные методы лечения различных форм деменции.
"Вероятно, уже слишком поздно, когда проявятся эффекты нейродегенерации," сказал доктор. Даймонд, ведущий эксперт по деменции, определивший, что тау действует как прион – инфекционный белок, который может самовоспроизводиться. "Нам нужно уметь диагностировать процесс на ранней стадии и знать конкретный тип нейродегенерации, которая происходит, потому что это лучший шанс, который мы должны вмешаться с помощью индивидуального лечения. Это очень похоже на то, как мы в настоящее время используем генотипирование опухолей для наилучшей диагностики и лечения рака."
Доктор. Даймонд возглавляет команду из трех человек в Юго-Западном Юго-Западном Университете, отобранную инициативой Чана Цукерберга для присоединения к ее новой сети Neurodegeneration Challenge Network, которая объединяет ученых-экспериментаторов из различных областей исследований, чтобы понять основные причины нейродегенеративных расстройств. Группа UT Southwestern входит в число девяти команд по всей стране, получающих более 1 миллиона долларов каждая на продолжение своих исследований.