Alzheimer Hastalığının Kökenini Çözmek

Prionlarla (Ölümcül tedavi edilemez hastalıklara neden olan yanlış katlanmış proteinler) çalışan Case Western Reserve Üniversitesi araştırmacıları, ilk kez insan prionlarının beyindeki replikasyonlarından sorumlu yüzey özelliklerini belirlemişlerdir.

Araştırmanın nihai amacı, insanlarda prion hastalığını durdurmak için bir strateji tasarlamaya yardımcı olmak ve bunu nihayetinde Alzheimer ve diğer nörodejeneratif hastalıklar üzerinde çalışmak için yeni yaklaşımlara dönüştürmektir.

Bilim insanları Alzheimer hastalığının kesin nedenini henüz keşfedemediler ancak hastalığın ortaya çıkmasında ve ilerlemesinde protein sorunlarının rol oynadığı konusunda büyük ölçüde hemfikirler. Alzheimer hastalığı ABD'de 6 milyondan fazla insanı etkiliyor ve Alzheimer Derneği tedavi maliyetinin bu yıl 355 milyar dolar olacağını tahmin ediyor.

Araştırmalar, Case Western Reserve Üniversitesi Tıp Fakültesi Patoloji Bölümü Safar Laboratuvarı ve Proteomik ve Biyoinformatik Merkezi ile New York'taki Brookhaven Laboratuvarları'ndaki Case Western Reserve Senkrotron Biyobilim Merkezi'nde yapılmıştır. Case Western Reserve Tıp Fakültesi'nde patoloji, nöroloji ve sinirbilim profesörü olan Jiri Safar çalışmaları yönetiyor ve makale PLOS Pathogens dergisinin 17 Haziran sayısında yayınlanmıştır.

Prionlar ilk olarak 1980'lerin sonlarında nükleik asit olmadan canlı hücrelerde kendini çoğaltabilen protein içeren bir biyolojik ajan olarak keşfedilmiştir. Tıbbi yolla bulaşan insan prion hastalıklarının halk sağlığı üzerindeki etkisi - ve ayrıca sığır spongiform ensefalopatisi (BSE, "deli dana hastalığı") prionlarının hayvanlara bulaşması- yeni bir bilimsel kavram olarak kendini çoğaltan protein kavramının gelişimini önemli ölçüde hızlandırmıştır.

İnsan prionları beyinde çevresindeki normal proteinlere bağlanabilir ve mikroskobik deliklere neden olabilir. Beyni süngerimsi bir yapıya dönüştürerek demans ve ölüme yol açarlar. Bu keşifler, prion benzeri mekanizmaların insanlardaki diğer nörodejeneratif bozuklukların kökeninde ve yayılmasında rol alıp almadığı konusunda sürmekte olan bilimsel tartışmalara yol açmıştır.

Araştırmacılar, insan prionlarını incelemek için üç basamaklı yeni bir süreç geliştirmişlerdir:

• İnsan beyni kaynaklı prionlar ilk olarak yüksek yoğunluklu senkrotron X-ışını ışınlarına maruz bırakılmıştır. Bu ışın, kısa ışık patlamalarıyla prionun yüzey kimyasal bileşimini seçici ve aşamalı olarak değiştirerek hidroksil radikal türleri oluşturmuştur.
• Prionların hızlı kimyasal değişimleri anti-prion antikorlar ile izlenmiştir. Antikorlar prion yüzey özelliklerini tanır ve kütle spektrometresi de suşa özgü farklılıkları ortaya çıkarmıştır.
• Daha sonra ışıklı prionlar bir test tüpünde çoğalmaya bırakılmıştır. Senkrotron onları değiştirirken replikasyon aktivitelerinin ilerleyici kaybı, prionların beyinde replikasyonundan ve yayılmasından sorumlu temel yapısal unsurların tanımlanmasına yardımcı olmuştur.

Tıp Fakültesi araştırmadan sorumlu dekan yardımcısı ve çalışmadaki yardımcı araştırmacı Mark Chance, "Çalışma, farklı tanılar ve hastalık seyirleri ile ilişkili prion farklılıklarını yansıtan yapısal yerlerin belirlemesinde kritik bir ilk adımdır. Böylece, artık nükleasyon ve replikasyon bölgelerine bağlanacak ve hastalarda insan prion hastalığının ilerlemesini engelleyecek küçük moleküller tasarlamayı öngörebiliriz." demiştir.

Chance, bu yapısal yaklaşımın, prionlara benzer şekilde hücreden hücreye protein yayılımının olduğu Alzheimer gibi diğer hastalıklarda yanlış katlanmış proteinler üzerindeki önemli bölgelerin nasıl tanımlanacağına dair bir şablon sunduğunu söylemiştir.