Tim istraživača sa Nacionalnog univerziteta Singapura (NUS) kreirao je prvu dvofotonsku fluorogenu sondu malih molekula koja može poslužiti kao koristan alat za brzu procjenu potencijalnog rizika pojedinca od Parkinsonove bolesti. Visoko osetljiva fluorescentna sonda može sa velikom preciznošću detektovati aktivnost monoamin oksidaze B (MAO-B), enzima koji se nalazi u povišenim nivoima kod pacijenata sa Parkinsonovom bolešću. Ova inovacija otvara put razvoju jeftinijih neinvazivnih tehnologija i uređaja koji pomažu u praćenju rizika i progresije Parkinsonove bolesti.
Studiju zajedno vode profesor Yao Shao Qin sa Odsjeka za hemiju, Prirodno-matematičkog fakulteta na NUS-u i vanredni profesor Lim Kah Leong, sa Nacionalnog instituta za neuronauku, Singapur, kao i Odsjek za fiziologiju na NUS Yongu Medicinski fakultet Loo Lin. Nalazi su objavljeni u časopisu Nature Communications ovog mjeseca.
Omogućavanje visoko osjetljivog, specifičnog i slikanja MAO-B aktivnosti u stvarnom vremenu
Monoamin oksidaze (MAO) su enzimi koji se nalaze uglavnom u ljudskom mozgu. Njegove dvije izoforme - MAO-A i MAO-B - rade zajedno kako bi pomogli u održavanju ravnoteže neurotransmitera u mozgu. Ali kada su enzimi pretjerano aktivirani, mozak proizvodi prekomjernu razinu neurotoksičnih nusproizvoda, uzrokujući neuronske disfunkcije koje dovode do psihijatrijskih poremećaja i neurodegenerativnih bolesti. U slučaju Parkinsonove bolesti, otkriveno je da je ekspresija MAO-B, ali ne i MAO-A, značajno pojačana u mozgu pacijenata i da se povećava sa godinama.
Visoka aktivnost MAO-B konzistentno uočena kod pacijenata sa Parkinsonovom bolešću predložena je kao biomarker, ali je nedostajalo odgovarajućih malih molekulskih sondi za MAO-B specifičnu detekciju u živim ćelijama i tkivima. Neke od postojećih MAO-B sondi baziranih na fluorescenciji zahtijevaju dodavanje aktivirajućih reagensa, što može utjecati na svojstva enzima i smanjiti točnost detekcije, dok neke druge ne mogu precizno razlikovati MAO-B i blisko srodne MAO. -A.
Mala molekularna sonda koju je dizajnirao i sintetizirao NUS tim rješava ove neadekvatnosti postojećih sondi. Njihova sonda je veoma osetljiva i može detektovati MAO-B specifično sa većom preciznošću. Fluorescentna oznaka na sondi takođe omogućava da se detektuje tehnikama snimanja visoke rezolucije u tkivima i organima na dubinama do jednog milimetra, što omogućava istraživačima da efikasno prate in vivo enzimske aktivnosti MAO-B u živim sistemima. Sve ovo ranije nije bilo moguće sa postojećim MAO sondama.
MAO-B kao biomarker za Parkinsonovu bolest
Studija je takođe otkrila da su kod pacijenata sa Parkinsonovom bolešću aktivnosti MAO-B prisutne samo u ljudskim B-limfocitima (vrsta bijelih krvnih zrnaca), ali ne i u fibroblastima (ćelije koje se obično nalaze u vezivnom tkivu).
"Ovo sugerira da aktivnost MAO-B u ćelijama periferne krvi pacijenta može poslužiti kao pristupačan i ekonomičan biomarker za procjenu potencijalnog rizika pojedinca za ovu bolest", rekao je izv. prof. Lim. Trenutno ne postoji pouzdan biomarker za Parkinsonovu bolest, bilo u bolesnom ili pretkliničkom stanju, osim PET snimanja na bazi dopamina, koje je skupo i zahtijeva visoko specijalizirane vještine za izvođenje..
"Sonda bi potencijalno mogla biti korisna za praćenje pacijentovog odgovora na lijekove, " rekao je vanredni profesor Louis Tan, viši konsultant, Odsjek za neurologiju na Nacionalnom institutu za neuronauku, čiji je tim nedavno pokazao u zasebnoj studiji da je dugoročno upotreba MAO-B inhibitora smanjuje progresiju rane Parkinsonove bolesti.
Sonda takođe nema očiglednu toksičnost u većini ćelija sisara, tako da se može koristiti za praćenje in vivo aktivnosti MAO-B tokom različitih stadijuma bolesti. Kao takva, sonda također može postati koristan alat za razumijevanje kako Parkinsonova bolest napreduje, kao i za razvoj lijekova.
"Naši nalazi za ovu studiju pružaju važne početne tačke za korištenje tehnika snimanja malih molekula za dalje istraživanje MAO-B na nivou organizma, i zapravo otvaraju buduće izglede za neinvazivne dijagnostičke aplikacije zasnovane na slikama, " rekao je dr Li Lin, prvi autor rada i postdoktorski saradnik u laboratoriji profesora Yaoa.
Sljedeći koraci
Istraživački tim NUS-a namjerava da nastavi svoja istraživanja o sondi. Jedan od njihovih neposrednih prioriteta je da potvrde efikasnost njihove sonde u otkrivanju MAO-B u većem broju uzoraka pacijenata, s ciljem da se sonda na kraju razvije u komercijalni komplet za testiranje za praćenje napredovanja Parkinsonove bolesti.
Tim je također nedavno dobio grant od Nacionalnog vijeća za medicinska istraživanja u Singapuru za nastavak studije koristeći sondu za ispitivanje odnosa između ključnih gena povezanih s Parkinsonovom bolešću i ekspresije i aktivnosti MAO-B kako bi se dalje razumjeli uzroci bolesti i rasvijetliti ulogu MAO-B u tome.
