Alzheimer: Protein sintetik menyekat beta-amyloid toksik
Alzheimer's adalah penyakit tanpa henti di mana kumpulan toksik protein beta-amiloid terkumpul di dalam sel otak. Kini, saintis telah merancang peptida sintetik, atau protein kecil, yang dapat menyekat beta-amiloid pada peringkat awal dan paling berbahaya.
Peptida sintetik, yang hanya mempunyai 23 asid amino, melipat menjadi struktur yang disebut kepingan alpha. Lembaran itu mengikat pada gumpalan beta-amiloid tahap awal dan menghentikannya membentuk jisim yang lebih besar.
Pasukan dari University of Washington (UW) di Seattle dan pusat penyelidikan lain di Amerika Syarikat merancang dan menghasilkan peptida sintetik dan juga mengujinya dalam sel dan haiwan.
Ujian menunjukkan bahawa kepingan alpha peptida mengurangkan kesan toksik beta-amiloid pada sel otak manusia yang dikultur. Lembaran juga menyekat bentuk awal beta-amyloid pada model haiwan penyakit Alzheimer.
The Prosiding Akademi Sains Nasional sebentar lagi akan menampilkan kertas kerja mengenai kajian ini.
Para penyelidik mengatakan bahawa penemuan itu boleh membawa kepada rawatan yang menghilangkan beta-amyloid toksik dalam bentuk awalnya. Mereka juga melihat potensi untuk menggunakan peptida sebagai dasar ujian untuk mendiagnosis penyakit Alzheimer sebelum gejala muncul.
Bentuk beta-amyloid
Beta-amyloid toksik adalah ciri khas penyakit Alzheimer. Tetapi tidak semua bentuk beta-amyloid beracun. Sel otak, atau neuron, menjadikan protein dalam bentuk sederhana yang disebut monomer. Bentuk monomer beta-amyloid menjalankan tugas penting dalam sel otak.
Walau bagaimanapun, pada orang dengan penyakit Alzheimer, monomer beta-amiloid berkelompok menjadi oligomer, yang dapat mengandung hingga 12 monomer.
Pembentukan deposit protein adalah ciri khas penyakit di mana protein gagal melipat dengan betul ke bentuk yang diperlukan untuk melakukan tugasnya.
Dalam penyakit Alzheimer, oligomer terus tumbuh menjadi bentuk yang lebih panjang, dan akhirnya, mereka membentuk deposit atau plak yang jauh lebih besar.
Pada mulanya, para saintis berpendapat bahawa plak adalah bentuk beta-amyloid yang paling toksik yang menghasilkan gejala penyakit Alzheimer, seperti kehilangan ingatan dan daya berfikir.
Namun, kerana semakin banyak bukti, semakin banyak pakar menunjukkan bahawa tahap beta-amiloid tahap awal oligomer kemungkinan paling beracun bagi sel-sel otak.
Peptida sintetik mensasarkan oligomer
Para penyelidik merancang lembaran alpha peptida sintetik untuk mensasarkan beta-amyloid ketika berada di tahap pembentukan oligomer.
"Ini," kata penulis kajian yang sepadan, Valerie Daggett, yang merupakan profesor bioengineering di UW, "mengenai menargetkan struktur tertentu [beta-amyloid] yang dibentuk oleh oligomer beracun."
Kajian itu menunjukkan, dia menambah, bahawa mungkin untuk membuat lembaran alpha peptida sintetik yang strukturnya "melengkapkan" struktur beta-amiloid kerana ia menganggap bentuk toksik, "sambil membiarkan monomer aktif secara biologi utuh."
Proses pembuatan protein dalam sel akhirnya menghasilkan molekul pelbagai bentuk 3D. Tahap pertama ini melibatkan melipat rantai panjang menjadi salah satu daripada beberapa bentuk asas.
Pasukan Prof Daggett telah menemui satu bentuk dasar seperti - lembaran alpha - dalam karya sebelumnya di mana mereka telah mensimulasikan pengeluaran protein pada komputer.
Kajian baru-baru ini menunjukkan bahawa oligomer beta-amiloid menggunakan bentuk kepingan alpha kerana mereka membentuk gumpalan dan plak yang lebih panjang.
Ini juga menunjukkan bahawa lembaran alpha peptida sintetik hanya mengikat kepingan alpha beta-amyloid oligomer dan ini meneutralkan ketoksikan mereka.
Penurunan besar oligomer beta-amiloid
Pasukan ini menggunakan spektroskopi tradisional dan canggih untuk melihat bagaimana beta-amiloid berkembang dari monomer ke oligomer hingga plak pada sel otak manusia yang dikultur.
Mereka juga mengesahkan bahawa oligomer lebih berbahaya bagi sel otak daripada plak. Penemuan ini menyokong kajian yang mendapati plak beta-amiloid di otak orang tanpa penyakit Alzheimer.
Pasukan menunjukkan bahawa merawat sampel tisu otak dari model tikus penyakit Alzheimer dengan kepingan peptida sintetik alpha menyebabkan penurunan 82 peratus dalam oligomer beta-amiloid.
Sebagai tambahan, merawat tikus hidup dengan kepingan peptida alfa mengurangkan tahap oligomer beta-amiloid sebanyak 40 peratus dalam masa 24 jam.
Pasukan ini juga melakukan eksperimen pada model penyakit Alzheimer yang lain, cacing Caenorhabditis elegans. Ini menunjukkan bahawa rawatan dengan kepingan alpha peptida sintetik dapat menunda kelumpuhan akibat beta-amyloid.
Cacing yang dirawat juga menunjukkan kerosakan usus yang kurang apabila memakan bakteria yang menghasilkan beta-amyloid.
Akhirnya, para penyelidik menunjukkan bahawa mungkin menggunakan lembaran alpha peptida sintetik untuk menguji tahap oligomer beta-amiloid.
Prof Daggett dan pasukannya sudah bereksperimen dengan versi baru kepingan peptida alpha sintetik untuk mencari yang dapat meneutralkan oligomer beta-amiloid dengan lebih berkesan.
"[Beta-amyloid] pasti memainkan peranan utama dalam penyakit Alzheimer, tetapi sementara secara historis perhatian pada plak, semakin banyak penyelidikan menunjukkan bahawa oligomer beta amyloid adalah agen toksik yang mengganggu neuron."
Prof Valerie Daggett
