Ett team av kemister, mikrobiologer och fysiker vid University of Cambridge i Storbritannien har utvecklat ett sätt att använda fasta nanoporer och multiplexerad DNA-streckkodning för att identifiera felveckade proteiner som de som är involverade i neurodegenerativa störningar i blodprover. I deras studie, rapporterad i Journal of the American Chemical Society , använde gruppen multiplexade DNA-streckkodningstekniker för att övervinna problem med nanopore-filtreringstekniker för att isolera skadliga oligomerer.

Tidigare forskning har visat att förekomsten av skadliga oligomerer i hjärnan kan leda till felveckning av proteiner associerade med neurodegenerativa sjukdomar som Parkinsons och Alzheimers sjukdom. Medicinska forskare har letat efter ett sätt att upptäcka dem i blodet som ett sätt att diagnostisera neurodegenerativ sjukdom och för att spåra utvecklingen när den har bekräftats.

Tyvärr har det visat sig vara en skrämmande uppgift att hitta dem i komplexa blandningar som blod. Ett tillvägagångssätt har visat sig lovande – med hjälp av nanopore-sensorer – men hittills kan de inte spåra måloligomerer när de går igenom anpassningsbara solid-state nanopore-sensorer. I denna nya ansträngning övervann forskargruppen detta problem genom att använda anpassningsbara DNA-nanostrukturer.

I sitt arbete band forskargruppen proteiner till sina specialbyggda DNA-nanostrukturer som ett sätt att skapa en sorts "streckkod" som kunde användas för att identifiera molekyler med hjälp av solid-state nanopore-sensorer. För att använda sin streckkod placerade de en bit av DNA som hade märkts med en kemikalie som bara binder till måloligomererna, vilket resulterade i en ytterligare spik, som möjliggjorde isolering av målet och dess fullständiga karakterisering.

Teamet testade sedan sin teknik med oligomerer av α-synuklein, den typ av proteiner som är involverade i veckning vid Parkinsons sjukdom, och kunde isolera dem efter önskemål under labbförhållanden. De mätte också hastigheten för oligomerbildning. De testade sedan tekniken i en miljö som var närmare biologiska förhållanden och fann att prestanda inte blev lidande. De föreslår att deras teknik erbjuder ett löfte om en framtida screeningprocess för patienter som riskerar att utveckla neurodegenerativa sjukdomar.

Mer information: Sarah E. Sandler et al, Multiplexed Digital Characterization of Misfolded Protein Oligomers via Solid-State Nanopores, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c09335

Journalinformation: Tidskrift för American Chemical Society

© 2023 Science X Network