Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка электрохимического сенсора патогенной агрегации бета-амилоида при болезни Альцгеймера

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
болезнь альцгеймера, бета-амилоид, электрохимический сенсор, агрегация, тирозин, олигонуклеотид, ингибитор

Цель проекта:
Цель проекта: создание электрохимического сенсора, селективного к олигомерам бета-амилоида, для скрининга потенциальных ингибиторов патогенной олигомеризации бета-амилоида, способных служить основой лекарственных средств для лечения болезни Альцгеймера В рамках ведущей гипотезы развития болезни Альцгеймера, известной как «амилоидный каскад», ключевым процессом патогенеза заболевания является переход β-амилоидного пептида (Аβ) из мономерного состояния в агрегированное, что запускает цепь патогенных молекулярных событий [1]. Аβ – пептид размером в 39-42 аминокислотных остатка с молекулярной массой около 5 кДа. Эффективных лекарственных препаратов для лечения БА в настоящее время не существует, хотя количество больных этим прогрессирующим нейродегенеративным заболеванием постоянно растёт. В настоящее время развивается подход к созданию мишень-направленных лекарственных средств лечения болезни Альцгеймера, терапевтический эффект которых обусловлен их способностью связываться с Аβ и ингибировать его олигомеризацию. Поиск таких соединений требует создания метода экспресс отбора антиагрегантов в комбинаторных библиотеках химических соединений и синтетических пептидов. Задачи проекта: 1. Изучение электрохимический свойств Аβ в мономерном и агрегированном состоянии. 2. Разработка стандартного образца Аβ(1-42) в мономерной форме и методики агрегации пептида. 3. Разработка электрохимического сенсора агрегации Аβ и его апробация на известных ингибиторах и активаторах. [1] Haass C., Selkoe D. J., Soluble protein oligomers in neurodegeneration: lessons from the Alzheimer's amyloid beta-peptide, Nat Rev Mol Cell Biol, 2007, 8, 101-112.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Расширение теоретических знаний об электрохимических свойствах Аβ(1-16) и Аβ(1-42) в сравнении с ранее опубликованными в мире работами. Применение новых знаний для количественного анализа пептидов Аβ в мономерной и агрегированной формах, а также в комплексообразования с ионами металлов, способными индуцировать агрегацию пептида.
2. Стандартный образец Аβ(1-42) в мономерной форме (СО).
3. Электрохимический сенсор агрегации Аβ(1-42) и результаты его апробация на известных ингибиторах и активаторах процесса.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Электрохимический сенсор агрегации Аβ должен представлять собой одноразовый печатный графитовый электрод, модифицированный молекулами полимера (синтетическими ДНК/РНК-молекулами и/или органическими полимерами), способными образовывать комплекс с олигомеризованным Аβ. Электрохимическая детекция агрегации Аβ должна осуществляется путем измерения сигнала окисления остатка тирозина бета-амилоида на поверхности электрода и/или сигнала окисления оснований молекул ДНК/РНК.

Экспериментальные образцы электрохимических сенсоров агрегации Аβ (ЭО) должны соответствовать следующим требованиям:
− относительное стандартное отклонение сигнала сенсора - не более 15±5 %
− предел обнаружения Аβ - не выше 5×10-7 М
− чувствительность должна обеспечивать детекцию олигомеров Аβ массой - менее или равной 100 кДа

СО должен представлять собой лиофилизированный Аβ(1-42), растворение которого по определенной методике даст раствор, характеризующийся не менее 95% содержанием частиц Аβ с молекулярной массой не более 5 кДа.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Электрохимический сенсор агрегации Aβ может быть использован в фармакологии для отбора химических соединений и пептидов, способных ингибировать патогенную олигомеризацию Aβ для целей создания средств терапии болезни Альцгеймера. Появление на рынке новых лекарственных препаратов приведет к повышению качества жизни пациентов с болезнью Альцгеймера и снизит нагрузку на их родных. Сенсор также необходим при проведении научных исследований в области болезни Альцгеймера. Моделирование молекулярных процессов, приводящих к возникновению болезни Альцгеймера in vitro и выявление факторов, влияющих на них, важно для понимания причин заболевания и поиска путей его лечения. Результаты, полученные при выполнении проекта, могут лечь в основу методов анализа других белков и пептидов, а также использованы при разработке различных сенсоров и биосенсоров для определения биомаркеров заболеваний.

Текущие результаты проекта:
Изучены электрохимические свойства Аβ, а именно, Аβ(1-42), Аβ(1-16) и его изоформ. Показано, что добавление в раствор ионов Zn(II) и Сu(II) дает значительное снижение регистрируемого электрохимического сигнала, что связано с образованием комплексов между ионами металлов и Аβ. Электрохимический метод анализа позволил также различить некоторые изоформы Аβ(1-16) с аминокислотными заменами и модификациями как в отсутствие ионов металлов,так и в присутствие различных концентраций ионов Zn(II). Найдена прямая зависимость между током окисления Аβ(1-42) и размером его агрегатов, определенных с помощью методов динамического рассеяния света, флуоресценции тиофлавина Т и электрофореза в полиакриламидном геле. Разработаны методики, связанные с контролируемой агрегацией мономеров Аβ, анализом размера и структуры его агрегатов и определением количества олигомеров различных размеров в препаратах Аβ. Оптимизированы технологические условия и подобраны материалы печати графитовых электродов для детекции Аβ – основы будущего электрохимического сенсора патогенной агрегации Аβ. Рассмотрены различные модификаторы поверхности графитовых электродов для детекции агрегатов Аβ с наибольшей чувствительностью. Разработана технология и лабораторный технологический регламент изготовления электрохимического сенсора агрегации Аβ. Разработана программа и методика исследовательских испытаний экспериментального образца сенсора. По результатам работ, полученным впервые и представляющим интерес для мирового научного сообщества, подано две заявки на патент, опубликованы и подготовлены статьи в международные научные журналы.