Регистрация / Вход
Прислать материал

14.604.21.0074

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.604.21.0074
Тематическое направление
Науки о жизни
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича"
Название доклада
Разработка электрохимического сенсора патогенной агрегации бета-амилоида при болезни Альцгеймера
Докладчик
Супрун Елена Владимировна
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
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.
Задачи проекта:
1. Изучить электрохимические свойства Аβ в мономерном и агрегированном состояниях.
2. Разработать стандартный образец Аβ в мономерной форме (mАβ42) и методику агрегации пептида.
3. Разработать электрохимический сенсор агрегации Аβ и провести его апробацию на известных антиагрегантах.
Актуальность и новизна исследования
Амилоид-бета (Aβ) – пептид, состоящий из 39–42 аминокислотных остатков. Согласно теории амилоидного каскада, переход Aβ из мономерного состояния в нерастворимые фибриллярные агрегаты, которые образуют амилоидные бляшки – ключевой механизм болезни Альцгеймера (БА). На сегодняшний день эффективных лекарственных препаратов для лечения БА на рынке не существует, хотя количество больных этим нейродегенеративным заболеванием постоянно растёт. Показано, что некоторые ароматические соединения и короткие пептиды способны ингибировать олигомеризацию Aβ (антиагреганты) и могут служить основой для создания средств терапии БА с низкой себестоимостью (в сравнении с моноклональными антителами). Поиск таких соединений требует создания метода их отбора. Эффективный отбор антиагрегантов Aβ требует регистрации образования небольших (наиболее токсичных) олигомеров Aβ. Электрохимический метод анализа – перспективный экспериментальный подход к детекции агрегации Aβ и оценки эффективности антиагрегантов в сравнении с другими более дорогостоящими и трудоемкими физико-химическими методами оценки размера и структуры агрегатов (динамическое светорассеяние, флуоресценция тиофлавина Т и др.).
Описание исследования

В работе были использованы следующие физико-химические методы анализа: электрохимия (циклическая и квадратно-волновая вольтамперометрия), динамическое светорассеяние, флуоресцентный анализ с тиофлавином Т, электрофорез в полиакриламидном геле, БХК-метод оценки содержания общего белка. 

Электрохимический сенсор агрегации Aβ представляет собой печатный графитовый электрод, модифицированный молекулами ДНК-олигонуклеотида, способными образовывать комплекс с олигомеризованным пептидом. Электрохимическая детекция агрегации Aβ осуществляется путем измерения сигнала окисления остатка тирозина (Тир-10) пептида на поверхности сенсора.

Результаты исследования

Разработанный сенсор агрегации Аβ42, в отличие от описанных в литературе аналогов [1-4], построен на прямой детекции электрохимического сигнала окисления Тир-10 пептида и не использует каких-либо меток, амплифицирующих реагентов, редокс-индикаторов или косвенных электродных реакций. Работа сенсора подтверждена на химических препаратах пептидной природы, обладающих по литературным данным антиагрегационной активностью по отношению к Аβ42. Разработан стандартный образец массовой доли мономера пептида амилоид-бета (mAβ42) – ГСО 10818-2016. Показано, что с увеличением размера агрегатов Аβ42 (как в отсутствии, так и в присутствии ионов металлов), электрохимический сигнал его окисления за счет Тир-10 падает. При этом основной вклад в электрохимический сигнал вносят мономеры и олигомеры Аβ42, число которых убывает с нарастанием степени агрегации. На основе регистрируемого сигнала окисления Тир-10 Аβ16 разработан электрохимический способ анализа образования комплексов между пептидом и ионами металлов (например, Zn(II) или Cu(II)). Впервые показано электрохимическое окисление пептидов Аβ16 и Аβ42 за счет остатков гистидина и метионина, помимо остатка тирозина [5]. Принадлежность сигналов подтверждена с помощью свободных аминокислот и пептидов с различными аминокислотными заменами. Полученные данные легли в основу способа выявления точечных мутаций и модификаций аминокислот в пептидах.

1. C.-C. Wu, B.-C. Ku, C.-H. Ko, C.-C. Chiu, G.-J. Wang, Y.-H. Yang, S.-J. Wu, Electrochim. Acta 134 (2014) 249.

2. N. Xia, B. Zhou, N. Huang, M. Jiang, J. Zhang, L. Liu, Biosens. Bioelectron. 85 (2016) 625.

3. A. de la Escosura-Muñiz, Z. Plichta, D. Horák, A. Merkoçi, Biosens. Bioelectron. 67 (2015) 162.

4. A. J. Veloso, A. M. Chow, H. V. S. Ganesh, N. Li, D. Dhar, D. C. H. Wu, S. Mikhaylichenko, I. R. Brown, K. Kerman, Anal. Chem. 86 (2014) 4901.

5. M. Vestergaard, K. Kerman, M. Saito, N. Nagatani, Y. Takamura, E. Tamiya, J. Am. Chem. Soc. 127 (2005) 11892.

Практическая значимость исследования
Разработанный электрохимический сенсор агрегации Аβ42 перспективен для проведения отбора потенциальных лекарственных средств терапии БА – химических соединений с антиагрегационными свойствами. Появление на рынке новых лекарств приведет к повышению качества жизни как пациентов с БА, так и их близких. Второй областью применения результатов проекта является изучение молекулярного механизма БА, а также свойств пептидов Аβ in vitro. Результаты, касающиеся электрохимической активности пептидов Аβ различной длины с различными аминокислотными заменами и модификациями, полученные при выполнении проекта, пополнили теоретические знания об электрохимических свойствах пептидов (белков) и в будущем будут использованы при разработке различных сенсорных и биосенсорных устройств, что сделает анализ белков (пептидов) доступным для массового потребителя.