5-D蛋白质指纹图谱可以提供对阿尔茨海默氏症帕

  他们称这些信息为“5-D指纹”,并相信它可以发现有朝一日可能帮助医生追踪神经退行性疾病患者状况甚至可能开发新疗法的新信息。他们的工作详见发表于Nature Nanotechnology的论文。

  最终,该团队的目标是开发一种医生和研究人员可以用来快速测量血液或其他体液样本中的蛋白质的设备。这个目标可能需要几年时间;与此同时,他们正致力于提高技术的准确性,对其进行磨练,以便更好地近似每种蛋白质的形状。他们相信,在未来,该技术也可用于测量与心脏病相关的蛋白质以及其他各种应用。

  密歇根大学和弗里堡大学开发这项新技术的研究人员认为,它可以通过测量单个分子的形状,体积,电荷,旋转速度和与其他分子结合的倾向来帮助解决问题。

  蛋白质对每个细胞的功能至关重要。测量它们在血液和其他体液中的特性可以解锁有价值的信息,因为分子是体内重要的构建块。机身以各种复杂的形状制造它们,可以在细胞之间传递信息,携带氧气并执行其他重要功能。有时蛋白质不能正常形成。科学家认为,这些畸形蛋白的某些类型,称为淀粉样蛋白,可以聚集成大脑中的质量。粘性缠结阻断正常细胞功能,导致脑细胞变性和疾病。

  “想象一下根据身高和体重识别特定人的挑战,”负责该项目的密歇根大学生物医学工程教授David Sept说。“这基本上是我们用现有技术所面临的挑战。想象一下,使用性别,头发颜色和衣服等附加描述符会更容易。这就是5-D指纹识别提供的新信息,使识别特定蛋白质更加容易。 “

  该研究的主要作者迈克尔梅耶和现任宇宙大学研究员,现在是瑞士阿道夫梅尔克研究所的生物物理学教授,他表示,识别单个蛋白质可以帮助医生更好地了解患者的疾病状况,并且还可以帮助研究人员获益更好地了解淀粉样蛋白如何与神经退行性疾病有关。

  当蛋白质分子翻滚通过纳米孔时,其运动会导致微小的,可测量的电流波动。通过仔细测量这个电流,研究人员可以确定蛋白质独特的五维特征并几乎立即识别它。

  但是淀粉样蛋白如何形成和聚集在一起的过程还不是很清楚。这部分是由于目前没有一种好的方法来研究它们。研究人员表示,目前的方法费用昂贵,耗时且难以解释,并且只能提供患者系统中淀粉样蛋白总体水平的广泛图景。

  “我认为可能性非常大,”塞普说。“抗体,更大的激素,可能都是病原体都可以被发现。看它们是多么均匀。”

  “淀粉样蛋白分子的大小不仅差异很大,而且往往会聚集成更难以研究的群体,”Mayer说。“因为它可以逐个分析每个粒子,这种新方法为我们提供了一个更好的窗口,可以了解淀粉样蛋白在体内的表现。

  为了进行详细测量,研究小组使用了一个10-30纳米宽的纳米孔 - 这么小,一次只能有一个蛋白质分子通过。研究人员用纳米溶液填充纳米孔并通过溶液传导电流。

  在一天可能导致抗阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等神经退行性疾病的研究中,密歇根大学的工程研究人员已经展示了一种精确测量漂浮在液体中的单个蛋白质分子特性的技术。

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