Aptamer aplikacije u neuronauci, dio 3

3.2.2. PD Therapeutics

Da bi se ublažili simptomi Parkinsonove bolesti (PD), odabrana su dva 58-nukleotidna duga DNAaptamera specifična za humani sin sa vrijednostima Kd u nanomolarnom rasponu (2,4 nM i 3,1 nM).

Parkinsonova bolest je kronična i progresivna neurološka bolest koja se uglavnom manifestira ukočenošću udova, tremorom i poremećajima kretanja, ali može utjecati i na pamćenje pacijenta. Međutim, ne bismo trebali biti uhvaćeni u negativnosti, jer postoji nekoliko načina da se poboljša pamćenje kod osoba s Parkinsonovom bolešću.

Prvo, fizička aktivnost je efikasan način za poboljšanje kognitivnih sposobnosti i vještina razmišljanja kod osoba s Parkinsonovom bolešću. Istraživanja su pokazala da umjereno vježbanje može pomoći poboljšanju kognitivnih sposobnosti i radne memorije kod pacijenata s Parkinsonovom bolešću. To je zato što vježbanje može potaknuti cirkulaciju krvi i opskrbu kisikom, čime se povećava broj i veze neurona u mozgu, te jača "plastičnost" neurona, čime se poboljšava pamćenje.

Drugo, poboljšanje kvaliteta sna također može poboljšati pamćenje kod pacijenata sa Parkinsonovom bolešću. Spavanje je kritično razdoblje za mozak za konsolidaciju i prilagođavanje sjećanja, a ljudi s Parkinsonovom bolešću često doživljavaju nesanicu. Stoga, stvaranje tihog, ugodnog okruženja prije spavanja i održavanje redovnog rasporeda spavanja može promovirati bolji odmor i bolje performanse pamćenja.

Osim toga, osobe s Parkinsonovom bolešću mogu razmotriti tehnike poboljšanja pamćenja kao što su pravljenje lista i bilježenje. Ove tehnike mogu pomoći osobama s Parkinsonovom bolešću da bolje upravljaju svojim zadacima pamćenja i informacijama, što dovodi do boljih performansi pamćenja.

Konačno, osobe s Parkinsonovom bolešću također treba poticati da učestvuju u društvenim događajima i grupnim aktivnostima. Ova iskustva mogu pomoći pacijentima da održe svoj um aktivnim i stimuliranim, poboljšaju svoje samopouzdanje i samopoštovanje, te tako bolje nose s problemima pamćenja Parkinsonove bolesti.

Sve u svemu, iako Parkinsonova bolest može utjecati na sposobnost pamćenja, uzimanje ispravnog pristupa za promoviranje fizičke vježbe, poboljšanje sna, primjenu vještina pamćenja i aktivan društveni život može pomoći pacijentima da poboljšaju svoje pamćenje i kognitivne funkcije. I zadržite pozitivan stav prema životu. Vidi se da moramo poboljšati pamćenje, a Cistanche deserticola može značajno poboljšati pamćenje, jer i Cistanche deserticola može regulisati ravnotežu neurotransmitera, kao što je povećanje nivoa acetilholina i faktora rasta. Ove supstance su veoma važne za pamćenje i učenje. Osim toga, Cistanche deserticola također može poboljšati protok krvi i promovirati isporuku kisika, što može osigurati da mozak dobije dovoljno hranjivih tvari i energije, čime se poboljšava vitalnost i izdržljivost mozga.

Kliknite na saznajte načine da poboljšate svoje pamćenje

Ovi aptameri su efikasno smanjili agregaciju in vitro, a intracelularna degradacija -syn je poboljšana sa oba aptamera. Mitohondrijska disfunkcija i ćelijski defekti zbog prekomjerne ekspresije ovog proteina su posljedično spašeni [107].

Ista grupa je istraživala in vivo efekat ovih aptamera. Da bi premjestili aptamere kroz BBB, upakovali su aptamere u egzozome s površinski eksprimiranim neuron-specifičnim virusnim glikoproteinskim glikoproteinom bjesnila (RVG).

Oni su primijetili da su akumulacija -syn i neuropatološki i bihevioralni deficiti smanjeni, a motorička oštećenja poboljšana na modelu miša [108]. Iako ova studija naglašava terapeutski potencijal aptamera, potrebno je više studija za ciljanje drugih proteina povezanih s PD, kao što su DJ-1, LRRK2, DRP-1 i Rab GTPaze, kao i -syn.

3.3. Multipla skleroza

Multipla skleroza (MS) je autoimuna bolest u kojoj su mijelinske ovojnice koje okružuju aksone neurona u mozgu i kičmenoj moždini uništene. Progresija bolesti je vrlo nepredvidiva i refrakciona je na liječenje u kasnijim fazama.

Karakteristične patologije bolesti su abnormalna aktivacija mikroglije i astrocita, što rezultira degeneracijom oligodendrocita i neuronskih stanica.

Iako ne postoji efikasan lijek ili dijagnoza bolesti, broj pacijenata sa MS-om u svijetu je veći od 2,5 miliona [109]. Specifični biomarkeri koji bi mogli identificirati MS u ranoj fazi njegove progresije nisu dostupni, protuupalne terapije su se suočile sa neuspjehom i one samo sprječavaju relapse.

3.3.1. MS Diagnostics

Potencijalno rješenje problema dijagnoze došlo je iz studije na pacijentima sa MS i zdravim dobrovoljcima kao kontrolama koji koriste modificirane DNK-aptamere (SOMAscan®) za mjerenje više od 1000 proteina u likvoru.

Otprilike polovina od 431 subjekta korišćena je kao set za obuku, a druga polovina kao set za validaciju za testiranje prediktivnih sposobnosti identifikovanih klastera biomarkera. Ovaj slijepi ekran identificirao je klaster astrocita 8 (SERPINA3, MMP7, CLIC1 i GZMA) i mikroglijalni klaster 2 (TNFRSF25 i DSG2) koji su povišeni u MS iu značajnoj korelaciji sa težinom MS [110].

Proteini klastera 8 astrocita preklapali su se s onima za koje je prijavljeno da su povezani s neurotoksičnim (A1) astrocitima i pokazalo se da ih in vitro luče mononuklearne ćelije primarne periferne krvi kao odgovor na lipopolisaharid, upalni stimulus. Budući da je autoimuni poremećaj, prisustvo autoantitijela odgovorno za demijelinizaciju takođe može biti osnova za dijagnozu MS.

Opisan je bioluminiscentni mikrotest tipa sendvič čvrstih faza za otkrivanje autoantitijela povezanih s MS nehumanim serumom. Ovaj test se zasniva na sendviču između dva RNA aptamera specifična za autoantitijela za bazični protein mijelina, jedan aptamer je vezan za površinu, a drugi povezan s fotoproteinom, obelin, kao reporter.

Primjena testa je uključivala 91 uzorak seruma od MS pacijenata i upoređena je sa 86 uzorcima seruma zdravih osoba. Na osnovu krive prijemnik-operater, sa površinom ispod krive 0.87, klinički prag je definisan kao 64% osjetljivosti i 94% specifičnosti.

Negativna prediktivna vrijednost (NPV) od 96% i omjer vjerovatnoće od 10,96 podržavaju dijagnostičku vrijednost ovog testa za MS testiranje [111].

3.3.2. MS Therapeutics

Pokazalo se da vezivanje prirodnih IgM antitijela za oligodendrocite pospješuje remijelinizaciju CNS lezija kod miša [112]. Međutim, IgM antitijela su ograničena na upotrebu in vivo za liječenje MS zbog njihove veličine, složenosti i imunogenosti.

Stoga je od velikog interesa otkriti male molekule koje su specifične za mijelinu i imaju potencijal da se koriste za terapeutsku remijelinizaciju. U tu svrhu identifikovan je 40-nukleotidni DNK aptamer, LJM-3064.

Njegova peritonealna injekcija rezultirala je promocijom remijelinizacije u lezijama CNS-a kod miševa. Važno je napomenuti da LJM3064 ima G-kvadrupleks koji formira sekvencu bogatu guanozinom. U drugoj studiji, isti LJM-3064 aptamer je funkcionaliziran karboksilnom kiselinom i konjugiran sa aminskim grupama površine egzosoma.

Pokazalo se da ova konjugacija potiče proliferaciju vrste glijalnih ćelija, oligodendrocita, koji igraju važnu ulogu u formiranju mijelinske ovojnice. Kada su ćelije davane ženkama miševa, upalni odgovor je potisnut, a lezije u CNS-u su smanjene.

Sistem pruža novi pristup sa efikasnom kliničkom realnošću za upravljanje težinom MS-a uz pomoć LJM-3064aptamera [113]. Stoga, LJM-3604 može biti alternativa monoklonskim antitijelima za MS tretman [114,115].

3.4. Amiotrofična lateralna skleroza

Disregulacija ili promjena nivoa ekspresije receptora je dokazana kod različitih bolesti. Abnormalno aktivirani AMPA receptori, koji su povezani sa amiotrofičnom lateralnom sklerozom (ALS), potencijalni su kandidati za lijekove za liječenje ALS-a.

RNAaptamer AN58, podignut protiv GluR2Q flip AMPA receptora, kompetitivno je inhibirao taj receptor. Njegov nanomolarni afinitet je bolji od NBQX, jednog od trenutno najboljih konkurentskih inhibitora. AN58 je pokazao najveći afinitet prema GluR2 i veću selektivnost za GluR4 među svim podjedinicama AMPA receptora. Ukratko, AN58 je potencijalni inhibitor sa nM afinitetom GluR2 AMPA receptora [116].

Još jedna karakteristika ALS patologije je toksična akumulacija TAR DNK vezujućeg proteina 43 (TDP-43). Interakcija TDP-43 sa RNK rezultira regulacijom transkripcije, spajanja, transporta i translacije RNK. Zacco et al. pokazao da se izvorni partneri TDP-a-43 mogu koristiti da inhibiraju njegovu agregaciju.

Ova inhibicija se javlja na način ovisan o dužini, tako da kraći oligi bolje ometaju agregaciju od dugih. Njihova studija ukazuje na mogućnost povećanja rastvorljivosti proteina korišćenjem prirodne interakcije koja se može prilagoditi kao novi terapijski pristup [117].

3.5. Huntingtonova bolest

Huntingtonova bolest (HD) je neizlječiva nasljedna ND, koja narušava motoričke i kognitivne funkcije. Huntingtin (HTT) protein je neophodan za razvoj neurona; međutim, neke mutacije dovode do razvoja HD patologije. Povećanje broja CAG ponavljanja dovodi do produžavanja poliglutaminskog dijela HTT-a i pretvara ga u atoksični protein, što uzrokuje HD.

Slično AD i PD, inhibicija agregacije proteina je obećavajuća strategija za usporavanje ili zaustavljanje progresije HD [118]. Kao što je već spomenuto, aptameri, budući da su nisko do neimunogeni i netoksični, pojavljuju se kao robusni kandidati za ometanje interakcije protein-protein i inhibiranje agregacije toksičnih proteina u takvim bolestima. RNK aptameri visokog afiniteta odabrani su protiv monomernog mHTT (51Q-HTT) i prikazani su efikasno inhibiraju njegovu agregaciju in vitro.

Takva inhibicija je smanjila oksidativni stres u crvenim krvnim zrncima (RBC) i povezana je sa smanjenim curenjem fluorescencije izazvane tioflavinom iz liposoma.

Prisustvo aptamera je spasilo endocitotički defekt i blokiralo sekvestraciju gliceraldehid-3-fosfat dehidrogenaze agregiranim mHTT u modelu kvasca Huntingtona. Neki od ovih aptamera nisu prepoznali nepatogeni, 20Q-HTT, a neki su povećali broj mHTT u rastvorljivoj frakciji kvasca.

Kada se koeksprimiraju, dva uspješna aptamera povećala su efikasnost inhibicije agregacije i poboljšala preživljavanje ćelija. Ova studija implicira da bi upotreba aptamera mogla biti održiva strategija za usporavanje tijeka HD [119].

Istezanja lpolygamyamyl uzrokuju male promjene u HTT 3D strukturi što mijenja njenu aktivnost. Indirektna modulacija zahvaćene strukture korištenjem ovog izduženog regiona na proteinu može pružiti alternativni pristup liječenju.

G-kvadrupleks formirajući DNK aptameri (MS1 do MS4) koji vežu mHTT značajno su smanjili aktivaciju mHTT aktivnosti trimetilacije bazalnog histona H3 lizina 27 (H3K27me3) polikombrepresivnog kompleksa 2 (PRC2) u neuronskim progenitorskim ćelijama (NPCHD) ali ne u NPC od zdrave osobe [120].

Ovom studijom, DNK aptameri su uspješno primijenjeni za preferencijalno ciljanje mHTT i za modulaciju njegove aktivnosti. Ova dva primjera pružaju nove pristupe zasnovane na strukturi efikasnim tretmanima toksičnosti mHTT.

3.6. Prionska bolest

Transmisivne spongiformne encefalopatije (TSE) su vrsta neurodegenerativnog poremećaja koji pogađa ECT sisare. Patološki agens povezan sa ovim bolestima je nesavijeni prionski protein (PrP).

Molekularni mehanizam(i) koji rezultiraju strukturnim promjenama koje prekrivaju ćelijski PrP (PrPC) u patogeni konformer (PrPSc) samo su djelomično shvaćeni, a najčešća hipoteza je da molekularni kofaktor, koji djeluje kao katalizator, pogoduje prijelazu iz PrPC. do PrPSc [121]. Tri sekvence aptamera koje formiraju G-kvadrupleks su identificirane za različite oblike PrP [122].

Prijavljeno je da ovi kvadrupleksi imaju visok afinitet i specifičnost prema PrP (Kd: 62 nM – 630 nM) i slab afinitet za PrP-oligomer koji oponaša ranu fazu formiranja PrPSc. Različitim analizama, uključujući ITC, SPR i CD spektroskopiju, vezivanje visokog afiniteta za PrP je bilo povezano sa kvadrupleksnom strukturom, a za vezivanje aptamera bili su potrebni terminalni domeni PrP.

Ova studija je također pružila dokaze o međusobnom odmotavanju nukleinske kiseline i proteina nakon njihove interakcije. Aktivnost četvorostrukog namotavanja PrP izvedena je pomoću intrinzično nestrukturiranog N-terminalnog domena, a DNK su promovirale odvijanje PrP strukturiranog C-terminalnog domena.

3.7. Tumori mozga

Tumori mozga su među najsmrtonosnijim oblicima raka. Na primjer, oko dvije trećine odraslih osoba kojima je dijagnosticiran glioblastom (vrsta raka mozga) izgubi život u roku od dvije godine. Tumori mozga su takođe najčešći i smrtonosni od svih pedijatrijskih solidnih tumora.

Djeca koja prežive ove tumore također često pate od dugoročnih posljedica neophodnih medicinskih intervencija, kao što su operacije i kemoterapije. Gliomi (glioblastomi, ependimomi, astrocitomi i oligodendrogliomi) čine skoro 80% svih malignih primarnih tumora mozga.

Glioblastom multiforme (GBM) je najčešće opaženi tip primarnog astrocitoma koji čini skoro 60% svih tumora mozga kod odraslih [123]. Gliosarkom, varijanta GBM, vrlo je agresivan maligni oblik metastatskog tumora mozga.

Iako su tehnike zasnovane na morfologiji tumora (npr. MRI, histopatološka biopsija) za razlikovanje gliosarkoma od drugih GBM, rana dijagnoza ove agresivne bolesti je još uvijek loša, a preživljavanje pacijenata nakon dijagnoze je općenito manje od godinu dana.

Osim toga, konvencionalne metode liječenja GBM, kao što su radioterapija, kemoterapija i njihove kombinacije, nisu učinkovite. Abnormalna aktivnost tumorskih ćelija i njihova otpornost na kemoterapiju i radioterapiju glavni su razlozi za veću stopu smrtnosti od GBM [124].

Stoga bi bio značajan napredak da se otkriju specifični molekuli koji ciljaju gliosarkom za ranu dijagnozu i tretmane, uključujući inhibiciju aktivnosti GBM ćelija i povećanu radiosenzitivnost [125].

3.7.1. Brain Imaging

Liječenje tumora mozga je izazov za kliničare zbog selektivne permeabilnosti BBB [126]. BBB se sastoji od sloja specijalizovanih endotelnih ćelija koje kontrolišu molekularni prolaz u moždano tkivo i sprečavaju ulazak mnogih molekula za održavanje centralnog nervnog sistema (CNS) u stabilnom stanju.

Razvijene su razne tehnike za prodiranje u BBB. Invazivne tehnike se zasnivaju na fizičkom probijanju BBB pomoću tehnika kao što su ultrazvučni, osmotski ili hemijski tretmani. Neinvazivne tehnike, s druge strane, ne narušavaju integritet BBB, već koriste hemikalije koje su sposobne da pređu BBB [127]. Snimanje omogućava uočavanje karakteristika mozga bez invazivnih procedura.

Novija dostignuća u slikovnom prikazu mozga omogućavaju istraživanje dinamičkih obrazaca povezanosti između različitih regija, koje su važne za učenje i pamćenje. Slike mozga pružaju informacije o bolestima povezanim s mozgom i mogu se kreirati različitim tehnikama, uključujući magnetnu rezonancu (MRI), funkcionalnu magnetnu rezonancu (fMRI) i pozitronsku emisionu tomografiju (PET) [128].

MRI je efikasna tehnika koja daje neinvazivne trodimenzionalne slike živih organizama. Kontrastni agensi, koji se obično baziraju na kompleksima gadolinijuma (Gd3+), koriste se da daju kontrast slike. DOPTA-Gd, možda prvi specifični MRI kontrastni agens, odgovara na Ca2+ promjenom T1 signala MRI signala Gdrelaksivnosti. Iako su od tada razvijena druga ion-specifična kontrastna sredstva [129], oni su još uvijek dostupni i postoji potreba za više kontrastnih sredstava koja omogućavaju snimanje malih molekula.

T1 relaksivnost Gd se mijenja s njegovim rotacijskim korelacijskim vremenom, koje je funkcija molekulske mase Gd-povezanog molekula. Aptameri nukleinske kiseline imaju potencijal da se koriste u ovu svrhu jer hibridizacija s komplementom može biti promijenjena vezivanjem aptamerne mete.

Na primjer, adenozinski aptamer je vezan za streptavidin i hibridiziran s kraćim komplementarnim oligonukleotidom koji je bio vezan za Gd. U prisustvu adenozina, aptamer se ponovo savija oko svoje ciljne tačke i odvaja od komplementarnog Gd-oligonukleotida.

Dakle, Gd je prešao sa povezivanja s velikim (~70 kDa) molekulom u mali (~4 kDa) molekul, što je rezultiralo smanjenjem relaksivnosti i posljedičnim povećanjem T1 [130].

For more information:1950477648nn@gmail.com