Amyloidfibriller är avlagringar av proteiner i kroppen som går samman för att bilda mikroskopiska fibrer. Deras bildande har kopplats till många allvarliga mänskliga sjukdomar inklusive Alzheimers, Parkinsons och typ 2-diabetes.

Tills idag, forskare har inte kunnat på ett tillförlitligt sätt mäta hastigheten för fibrillväxt, eftersom det inte har funnits några verktyg som direkt kunde mäta tillväxttakten i lösningen. Dock, forskare från Storbritanniens University of Bath och ISIS Neutron and Muon Source har nu uppfunnit en teknik som gör just det. Resultat från deras studie publiceras i RSC Chemical Biology .

"Detta är ett viktigt genombrott, eftersom information om fibertillväxt är nyckeln för att förstå de sjukdomar som är förknippade med amyloidfibriller, " sa Dr. Adam Squires från Department of Chemistry i Bath, och studie medförfattare. "Att veta vad som får dessa fibrer att växa snabbare eller långsammare, eller om de går sönder och vad som får dem att gå sönder – med andra ord, att förstå dessa fibrer på molekylär nivå - kan så småningom få konsekvenser för forskare som letar efter behandlingar för dessa allvarliga sjukdomar."

Han tillade:"Denna nya teknik kommer också att hjälpa forskare att undersöka icke-medicinska roller för proteinveckning och självmontering - till exempel, i biologiska processer som arv i jäst, eller för forskning om nya nanomaterial."

Varför tillväxthastighet bäst mäts i lösning

De flesta experimentella tekniker för att mäta fibrillväxt i lösning mäter bara hur snabbt proteiner överlag omvandlas till fibrillmaterial, inte hur lång varje fibrill är eller hur snabbt den växer. Andra tekniker mäter bara en fibrill fäst vid en yta som glas eller glimmer. Dessa förhållanden återspeglar inte den verkliga biologiska processen, som uppstår i lösning.

Forskare för den nya studien använde Small Angle Neutron Scattering (SANS) för att studera tillväxthastigheten och längden av amyloidfibriller när de monterades i lösning. Genom att använda de unika sätten att interagera neutroner med väte och dess isotop deuterium, forskarna kunde använda "kontrastmatchning" för att göra alla fibriller osynliga för neutroner förutom de växande spetsarna. Genom att använda SANS2D-instrumentet vid ISIS neutronanläggning, de såg hur dessa tips blev längre i realtid. Detta gav ett direkt mått på tillväxttakten, vilket aldrig gjorts förut.

Resultaten av tillväxthastigheten från denna studie överensstämmer med värden som uppskattas från andra metoder, vilket indikerar att SANS är ett lämpligt verktyg för att mäta tillväxt av amyloidfibriller.

Tekniken gjorde det också möjligt för forskarna att mäta antalet fibrillerändar i ett givet prov. Denna information berättade för dem hur många separata fibrer som växte, och längden på var och en. Skörheten hos fibriller från olika proteiner, och hur ofta de går sönder i kortare fragment och exponerar fler växande toppar, är en viktig del av pusslet för att förstå fibrillsjukdomens utbredning.

Den ledande forskaren Dr. Ben Eves genomförde experimenten i Bath som en del av sitt studentskap för ISIS Facility Development.

"Jag är stolt över framgången med den här metoden, ", sa han. "Att utveckla denna teknik var en verkligt fantastisk upplevelse. Att förstå tillväxten av amyloidfibriller är grundläggande för att förstå deras patogena, biologiska och tekniska egenskaper."

Han tillade:"I framtiden, Jag tror att denna teknik kan användas för att undersöka effekten av olika faktorer som påverkar tillväxthastigheten för amyloidfibriller, samt att mäta effekten av terapeutiska molekyler (läkemedels byggstenar) som är utformade för att bromsa eller förhindra tillväxten av amyloidfibriller."