Alports syndrom (AS) är en ärftlig njursjukdom som orsakas av en genetisk mutation som leder till avvikelser av typ IV kollagen (Col4). Tyvärr, behandling genom korrigering av Col4-funktionalitet har ännu inte utvecklats. Nu, forskare från Kumamoto University i Japan har etablerat en mycket känslig teknik för att bedöma Col4-funktionalitet, banar väg för terapeutiska läkemedel. Detta detekteringssystem minskar arbets- och tidskostnader jämfört med konventionella metoder, och övervakar funktionaliteten hos Col4 med högre känslighet än någonsin tidigare. Systemet gör det också möjligt att analysera flera läkemedelskandidatföreningar samtidigt.

ACE-hämmare och andra läkemedel för behandling av hypertoni har visat sig bromsa utvecklingen av AS. Dock, denna behandling lindrar bara symtom och kan inte förhindra övergången till slutstadiet av njursvikt. Det anses därför att grundläggande behandling bör fokusera på orsaken till sjukdomsdebut, ett tillvägagångssätt som skiljer sig helt från tidigare metoder. Den terapeutiska strategin, I detta fall, skulle fokusera på att normalisera funktionen hos det orsakande proteinet med en läkemedelskandidatförening. Om det lyckas, denna teknik skulle i hög grad bidra till behandlingen av andra ärftliga sjukdomar.

För att normalisera funktionen av det orsakande proteinet med en läkemedelskandidatförening, det är nödvändigt att effektivt screena och identifiera föreningar som återställer funktionen som äventyras av den genetiska mutationen. Dock, ett analyssystem för att bedöma funktionaliteten hos orsakande proteiner har ännu inte utvecklats. Ett sådant system skulle kunna användas för att screena efter terapeutiska läkemedelskandidater. Således, Forskare vid Kumamoto University hade som mål att upprätta ett nytt utvärderingssystem (ett sammansatt screeningsystem) just för detta ändamål.

I kol 4, tre polypeptidkedjor (stavliknande proteiner), alfa-3, alfa-4, och alfa-5, bildar ett komplex som kallas proteintrimer. Denna trimer är en ingående faktor i basalmembranet i den del av njuren som kallas glomerulus. Det glomerulära basalmembranet är en fysisk barriär mot läckage av blodkomponenter under blodfiltrering, en viktig njurfunktion för att producera urin. En mutation i någon av de tre polypeptidkedjorna kan störa trimerbildningen och resultera i utvecklingen av AS på grund av ett misslyckande med att korrekt bilda basalmembranet. Därför, det är nödvändigt att söka efter föreningar som kan korrigera eller underlätta trimerbildning av mutant kollagen.

Forskarna använde split NanoLuciferase (split NanoLuc, NanoBiT)-teknologi för protein-proteininteraktionsanalys som en metod för att utvärdera trimerbildning. Fragment av två stora och små luciferasmolekyler fusionerades med alfa-3- och alfa-5-kedjor och uttrycktes i celler med alfa-4-kedjor. Mätbar luminescens upptäcktes endast när alfa-3, alfa-4, och alfa-5-kedjor kan bilda trimerer.

Forskarna klargjorde att NanoLuc-Col4-systemet återspeglar tidigare rapporterade egenskaper hos Col4, nämligen att trimerer bildas med en fast kombination av alfa-3, alfa-4, och alfa-5 kedjor, och att alfa-5-kedjor inte kan bilda trimerer om de saknar en funktionell del. NanoLuc-Col4-systemet avslöjade också att alfa-5-kedjor med genmutationerna rapporterade i AS inte fungerade. Viktigt, som ett principbevis på att det är möjligt att korrigera trimerbildning för mutant kollagen, författarna kunde använda systemet för att identifiera föreningar som kunde inducera trimerbildning av alfa-3, alfa-4 och mutant alfa-5 kollagen.

"Denna forskning borde ge en väg för att utveckla läkemedel mot ärftliga sjukdomar, som Alports syndrom, som för närvarande är obotliga, " sa professor Hirofumi Kai vid Kumamoto Universitys institution för molekylär medicin.