Aptamer-applikasjoner i nevrovitenskap del 3

3.2.2. PD Therapeutics

For å lindre symptomene på Parkinsons sykdom (PD), ble to 58-nukleotidlange DNAaptamerer spesifikke for human -syn valgt med Kd-verdier i det nanomolare området (2,4 nM og 3,1 nM).

Parkinsons sykdom er en kronisk og progressiv nevrologisk sykdom som hovedsakelig viser seg som stivhet i lemmer, skjelvinger og bevegelsesforstyrrelser, men den kan også påvirke pasientens hukommelse. Vi bør imidlertid ikke bli fanget opp i negativiteten, siden det er flere måter å bidra til å forbedre hukommelsen hos personer med Parkinsons sykdom.

For det første er fysisk trening en effektiv måte å forbedre kognitive evner og tankeferdigheter hos personer med Parkinsons sykdom. Studier har vist at moderat trening kan bidra til å forbedre kognitive evner og arbeidsminne hos pasienter med Parkinsons sykdom. Dette er fordi trening kan fremme blodsirkulasjonen og oksygentilførselen, og dermed øke antall og forbindelser av nevroner i hjernen, og styrke "plastisiteten" til nevronene, og dermed forbedre hukommelsen.

For det andre kan forbedring av søvnkvaliteten også forbedre hukommelsen hos pasienter med Parkinsons sykdom. Søvn er en kritisk periode for hjernen for å konsolidere og justere minner, og personer med Parkinsons sykdom opplever ofte søvnløshet. Derfor kan det å skape et rolig, behagelig miljø før sengetid og opprettholde en vanlig søvnplan fremme bedre hvile og bedre minneytelse.

I tillegg kan personer med Parkinsons sykdom vurdere hukommelsesfremmende teknikker som å lage lister og notater. Disse teknikkene kan hjelpe personer med Parkinsons sykdom bedre å håndtere hukommelsesoppgaver og informasjon, noe som fører til bedre minneytelse.

Til slutt bør personer med Parkinsons sykdom også oppmuntres til å delta i sosiale arrangementer og gruppeaktiviteter. Disse erfaringene kan hjelpe pasienter med å holde sinnet aktivt og stimulert, forbedre deres selvtillit og selvfølelse, og dermed bedre takle hukommelsesproblemene ved Parkinsons sykdom.

Samlet sett, selv om Parkinsons sykdom kan påvirke hukommelsesevnen, kan det å ta den riktige tilnærmingen for å fremme fysisk trening, forbedre søvn, bruke hukommelsesferdigheter og ha et aktivt sosialt liv hjelpe pasienter med å forbedre hukommelsen og kognitiv funksjon. Og opprettholde en positiv holdning til livet. Det kan sees at vi trenger å forbedre hukommelsen, og Cistanche deserticola kan forbedre hukommelsen betydelig, fordi Cistanche deserticola også kan regulere balansen av nevrotransmittere, som å øke nivåene av acetylkolin og vekstfaktorer. Disse stoffene er svært viktige for hukommelse og læring. I tillegg kan Cistanche deserticola også forbedre blodstrømmen og fremme oksygentilførsel, noe som kan sikre at hjernen får tilstrekkelig med næringsstoffer og energi, og dermed forbedre hjernens vitalitet og utholdenhet.

Klikk på vet måter å forbedre hukommelsen på

Disse aptamerene reduserte effektivt aggregering in vitro og intracellulær nedbrytning av -syn ble forsterket av begge aptamerene. Mitokondriell dysfunksjon og cellulære defekter på grunn av overekspresjon av dette proteinet ble følgelig reddet [107].

Den samme gruppen undersøkte in vivo-effekten av disse aptamerene. For å flytte aptamerene gjennom BBB, pakket de aptamerene inn i eksosomer med overflateuttrykte nevronspesifikke rabies virale glykoprotein (RVG) peptider.

De observerte at -syn-akkumulering og nevropatologiske og atferdsmessige mangler ble redusert, og motoriske svekkelser ble forbedret i en musemodell [108]. Selv om denne studien fremhever det terapeutiske potensialet til aptamerer, kreves det flere studier for å målrette mot andre PD-relaterte proteiner, som DJ-1, LRRK2, DRP-1 og Rab GTPaser, samt -syn.

3.3. Multippel sklerose

Multippel sklerose (MS) er en autoimmun sykdom der myelinskjedene som omgir nevronale aksoner i hjernen og ryggmargen blir ødelagt. Sykdomsprogresjon er svært uforutsigbar og refraktiv til behandling på senere stadier.

Karakteristiske patologier av sykdommen er unormal aktivering av mikroglia og astrocytter, noe som resulterer i oligodendrocytter og nevroncelledegenerasjon.

Selv om det ikke finnes noen effektiv kur eller diagnose av sykdommen, er antallet MS-pasienter i verden større enn 2,5 millioner [109]. Spesifikke biomarkører som kan identifisere MS tidlig i progresjonen er ikke tilgjengelige, antiinflammatoriske terapier har stått overfor feil og de forhindrer bare tilbakefall.

3.3.1. MS Diagnostikk

En potensiell løsning på diagnoseproblemet kom fra en studie av pasienter med MS og friske frivillige som kontroller ved bruk av modifiserte DNA-aptamerer (SOMAscan®) for å måle mer enn 1000 proteiner i CSF.

Omtrent halvparten av de 431 forsøkspersonene ble brukt som et treningssett og den andre halvparten som et valideringssett for å teste prediksjonsevnen til de identifiserte biomarkørklyngene. Denne blindede skjermen identifiserte astrocytklynge 8 (SERPINA3, MMP7, CLIC1 og GZMA) og mikroglialklynge 2 (TNFRSF25 og DSG2) forhøyet i MS og signifikant korrelert med MS-alvorlighetsgrad [110].

Astrocyttcluster 8-proteinene overlappet med de som ble rapportert å være assosiert med nevrotoksiske (A1) astrocytter, og ble vist å bli utskilt in vitro av primære perifere mononukleære blodceller som respons på lipopolysakkarid, en inflammatorisk stimulus. Siden det er en autoimmun lidelse, er tilstedeværelsen av autoantistoffer ansvarlige. for demyelinisering kan også være grunnlag for diagnostisering av MS.

En bioluminescerende fastfase-sandwich-type mikroanalyse ble beskrevet for å påvise autoantistoffer relatert til MS umenneskelig serum. Denne analysen er basert på en sandwich mellom to RNA-aptamer-spesifikke formyelin-basisproteinautoantistoffer, en aptamer koblet til en overflate og den andre koblet til fotoproteinet, obelin, som reporter.

Anvendelsen av analysen inkluderte 91 serumprøver fra MS-pasienter og ble sammenlignet med 86 serumprøver fra friske individer. Basert på mottaker-operatør-kurven, med et areal under kurven på 0.87, ble en klinisk terskelverdi definert som 64 % sensitivitet og 94 % spesifisitet.

Den negative prediktive verdien (NPV) på 96 % og likelihood ratio på 10,96 støtter den diagnostiske verdien av denne analysen for MS-testing [111].

3.3.2. MS Therapeutics

Det ble vist at bindingen av naturlige IgM-antistoffer til oligodendrocytter fremmer remyelinering av CNS-lesjoner hos mus [112]. Imidlertid er IgM-antistoffer begrenset til bruk in vivo for behandling av MS på grunn av deres størrelse, kompleksitet og immunogenisitet.

Derfor er det av stor interesse å oppdage små molekyler som er spesifikke for myelin og har potensial til å brukes til terapeutisk remyelinering. For dette formålet ble en 40-nukleotid-DNA-aptamer, LJM-3064, identifisert.

Dens peritoneale injeksjon resulterte i fremme av remyelinisering i CNS-lesjoner hos mus. Det er viktig å merke seg at LJM3064 har en G-quadruplex som danner en guanosinrik sekvens. I en annen studie ble den samme LJM-3064-aptameren funksjonalisert med karboksylsyre og konjugert til exosomesoverflatens amingrupper.

Det ble vist at denne konjugasjonen fremmer spredningen av en type gliaceller, oligodendrocytter, som spiller en viktig rolle i myelinskjededannelse. Når cellene ble administrert til hunnmus, ble den inflammatoriske responsen undertrykt og lesjoner i CNS ble redusert.

Systemet gir en ny tilnærming med en effektiv klinisk realitet for å håndtere alvorlighetsgraden av MS ved hjelp av LJM-3064aptamere [113]. Dermed kan LJM-3604 være et alternativ til monoklonale antistoffer for MS-behandling [114,115].

3.4. Amyotrofisk lateral sklerose

Dysregulering eller endring av reseptorekspresjonsnivåer har blitt demonstrert ved forskjellige sykdommer. Unormalt aktiverte AMPA-reseptorer, som er assosiert med amyotrofisk lateral sklerose (ALS), er potensielle medikamentkandidater for ALS-behandling.

RNAaptamer AN58, reist mot GluR2Q flip AMPA-reseptoren, hemmet reseptoren kompetitivt. Dens nanomolare affinitet er bedre enn NBQX, en av dagens beste konkurransehemmere. AN58 viste den høyeste affiniteten til GluR2 og høyere selektivitet for GluR4 blant alle AMPA-reseptorunderenheter. Kort sagt er AN58 en potensiell hemmer med nM-affinitet til GluR2 AMPA-reseptorene [116].

Et annet kjennetegn ved ALS-patologi er den toksiske akkumuleringen av TAR DNA-bindende protein 43 (TDP-43). Interaksjon av TDP-43 med RNA resulterer i regulering av RNA-transkripsjon, spleising, transport og translasjon. Zacco et al. demonstrert at innfødte partnere til TDP-43 kan brukes til å hemme aggregeringen.

Denne hemmingen skjer på lengdeavhengig måte, slik at kortere oligoer forstyrrer aggregeringen bedre enn lange. Studien deres indikerer muligheten for å øke proteinløseligheten ved å bruke en naturlig interaksjon som kan tilpasses som en ny terapeutisk tilnærming [117].

3.5. Huntingtons sykdom

Huntingtons sykdom (HD) er en uhelbredelig arvelig ND, som svekker motoriske og kognitive funksjoner. Huntingtin (HTT) protein er avgjørende for nevronal utvikling; Noen mutasjoner fører imidlertid til utvikling av HS-patologi. Økning i antall CAG-repetisjoner resulterer i forlengelse av en polyglutamin-strekning av HTT og konverterer den til atoksisk protein, som forårsaker HD.

I likhet med AD og PD, er hemming av proteinaggregering en lovende strategi for å bremse eller stoppe HD-progresjon [118]. Som nevnt tidligere, fremstår aptamerer, som er lav- til ikke-immunogene og ikke-toksiske, som robuste kandidater til å interferere med protein-protein-interaksjon og hemme giftig proteinaggregering i slike sykdommer. RNA-aptamerer med høy affinitet ble selektert mot monomer mHTT (51Q-HTT) og vist til effektivt hemme dets aggregering in vitro.

Slik hemming reduserte oksidativ stress i røde blodceller (RBC) og er assosiert med redusert lekkasje av en tioflavinindusert fluorescens fra liposomer.

Tilstedeværelsen av aptamerer reddet en endocytotisk defekt og blokkerte sekvestreringen av glyceraldehyd-3-fosfatdehydrogenase ved aggregert mHTT i en gjærmodell av Huntingtons. Noen av disse aptamerene gjenkjente ikke den ikke-patogene, 20Q-HTT, og noen økte antallet mHTT i den løselige fraksjonen av gjær.

Når de ble samuttrykt, økte to vellykkede aptamer effektiviteten av å hemme aggregering og forbedret celleoverlevelse. Denne studien antyder at bruk av aptamers kan være en levedyktig strategi for å bremse forløpet av HD [119].

Lpolygamyamyl-strekningene forårsaker små endringer i HTT 3D-strukturen som endrer aktiviteten. Indirekte modulering av den berørte strukturen ved å bruke denne langstrakte regionen på proteinet kan gi en alternativ tilnærming til behandling.

G-quadruplex-dannende DNA-aptamerer (MS1 til MS4) som binder mHTT reduserte aktiveringen av mHTT signifikant av den basale histon H3 lysin 27 trimetyleringsaktiviteten (H3K27me3) til det polykombrepressive komplekset 2 (PRC2) i nevronale stamceller (NPC-er) fra et individ med men ikke i NPC-er fra et friskt individ [120].

Med denne studien ble DNA-aptamerer vellykket brukt for å fortrinnsvis målrette mHTT og for å modulere aktiviteten. Disse to eksemplene gir nye strukturbaserte tilnærminger til effektive behandlinger av mHTT-toksisitet.

3.6. Prion sykdom

Overførbare spongiforme encefalopatier (TSE) er en type nevrodegenerativ lidelse som påvirker ECT-pattedyr. Det patologiske middelet assosiert med disse sykdommene er amisfolded prionprotein (PrP).

Den(e) molekylære mekanismen(e) som resulterer i strukturendringene som dekker den cellulære PrP (PrPC) til en patogen konformer (PrPSc) er bare delvis forstått, med den vanligste hypotesen at en molekylær kofaktor, som fungerer som en katalysator, favoriserer overgangen fra PrPC til PrPSc [121]. Tre G-quadruplex-dannende aptamersekvenser ble identifisert for forskjellige former forPrP [122].

Disse quadruplexes ble rapportert å ha høy affinitet og spesifisitet motPrP (Kd: 62 nM–630 nM) og en svak affinitet for PrP-oligomeren som etterligner det tidlige stadiet av PrPSc-dannelse. Ved forskjellige analyser, inkludert ITC, SPR og CD-spektroskopi, ble en høyaffinitetsbinding for PrP assosiert med en quadruplex-struktur, tur og PrP-terminaldomener var nødvendig for aptamerbinding.

Denne studien ga også bevis for gjensidig avvikling av nukleinsyre og protein etter deres interaksjon. quadruplepunwinding-aktiviteten til PrP ble utført av det iboende ustrukturerte N-terminale domenet og DNA-ene fremmet utfoldingen av det PrP-strukturerte C-terminale domenet.

3.7. Hjernesvulster

Hjernesvulster er blant de mest dødelige kreftformene. For eksempel mister omtrent to tredjedeler av voksne diagnostisert med glioblastom (en type hjernekreft) livet i løpet av to år. Hjernesvulster er også den vanligste og dødelige av alle pediatriske solide svulster.

Barn som overlever disse svulstene lider også ofte av de langsiktige konsekvensene av nødvendige medisinske intervensjoner, for eksempel operasjoner og kjemoterapi. Gliomer (glioblastom, ependymomer, astrocytomer og oligodendrogliomer) utgjør nesten 80 % av alle ondartede primærsvulster i hjernen.

Glioblastoma multiforme (GBM) er den hyppigst observerte typen primært astrocytom og utgjør nesten 60 % av alle hjernesvulster hos voksne [123]. Gliosarkom, en variant av GBM, er en svært aggressiv, ondartet form for metastatisk hjernesvulst.

Selv om teknikker basert på tumormorfologi (f.eks. MR, histopatologisk biopsi) for å skille gliosarkom fra andre GBM-er, er den tidlige diagnosen av denne aggressive sykdommen fortsatt dårlig, og pasientenes overlevelse etter diagnose er generelt mindre enn ett år.

I tillegg er konvensjonelle behandlingsmetoder for GBM, som strålebehandling, kjemoterapi og deres kombinasjoner, ikke effektive. Den unormale aktiviteten til tumorceller og deres motstand mot kjemoterapi og strålebehandling er hovedårsakene til den høyere dødeligheten av GBM [124].

Dermed ville det være et betydelig fremskritt å oppdage spesifikke molekyler rettet mot gliosarkom for tidlig diagnose og forbehandlinger som hemming av GBM-celleaktivitet og økt radiosensitivitet [125].

3.7.1. Hjerneavbildning

Behandling av hjernesvulster er utfordrende for klinikere på grunn av den selektive permeabiliteten til BBB [126]. BBB består av et lag med spesialiserte endotelceller som kontrollerer molekylær passasje inn i hjernevevet og forhindrer inntreden av mange molekyler for å holde sentralnervesystemet (CNS) i en stabil tilstand.

En rekke teknikker er utviklet for å penetrere BBB. Invasive teknikker er basert på fysisk brudd på BBB ved bruk av teknikker som ultralyd, osmotiske eller kjemiske behandlinger. Ikke-invasive teknikker på den annen side forstyrrer ikke BBB-integriteten, men bruker kjemikalier som er i stand til å krysse BBB [127]. Imaging gjør det mulig å observere funksjoner i hjernen uten invasive prosedyrer.

Nyere fremskritt innen hjerneavbildning muliggjør undersøkelser av de dynamiske koblingsmønstrene mellom ulike regioner, som er viktige for læring og hukommelse. Hjernebilder gir informasjon om hjernerelaterte sykdommer og kan lages ved hjelp av forskjellige teknikker, inkludert magnetisk resonansavbildning (MRI), funksjonell magnetisk resonansavbildning (fMRI) og positronemisjonstomografi (PET) [128].

MR er en effektiv teknikk som gir ikke-invasive tredimensjonale bilder av levende organismer. Kontrastmidler, som vanligvis er basert på gadolinium (Gd3+)-komplekser, brukes for å gi bildekontrast. DOPTA-Gd, kanskje det første spesifikke MR-kontrastmiddelet, reagerer på Ca2+ med en endring i T1-signalet, et MR-signal om Gdrelaksivitet. Selv om andre ionespesifikke kontrastmidler siden har blitt utviklet [129], er de fortsatt ber og det er behov for flere kontrastmidler som muliggjør avbildning av små molekyler.

T1-relaksiviteten til Gd endres med dens rotasjonskorrelasjonstid, som er en funksjon av molekylmassen til det Gd-koblede molekylet. Nukleinsyreaptamerer har potensial til å brukes til dette formålet fordi hybridisering med et komplement kan endres ved binding av aptamer-målet.

Som et eksempel ble adenosinaptameren koblet til streptavidin og hybridisert med et kortere komplementært oligonukleotid som var koblet til Gd. I nærvær av adenosin foldet aptameren seg rundt stjernen og dissosierte seg fra det komplementære Gd-oligonukleotidet.

Dermed skiftet Gd fra å være assosiert med et stort (~70 kDa) molekyl til et lite (~4 kDa) molekyl med påfølgende reduksjon i relaksivitet og påfølgende økning i T1 [130].

For more information:1950477648nn@gmail.com