Aptamer-tillämpningar i neurovetenskap del 3

3.2.2. PD Therapeutics

För att lindra symptomen på Parkinsons sjukdom (PD) valdes två 58-nukleotidlånga DNAaptamerer specifika för human-syn med Kd-värden inom det nanomolära området (2,4 nM och 3,1 nM).

Parkinsons sjukdom är en kronisk och progressiv neurologisk sjukdom som främst visar sig som stelhet i armar och ben, skakningar och rörelsestörningar, men den kan också påverka patientens minne. Vi bör dock inte fastna i negativiteten, eftersom det finns flera sätt att förbättra minnet hos personer med Parkinsons sjukdom.

För det första är fysisk träning ett effektivt sätt att förbättra kognitiva förmågor och tankeförmåga hos personer med Parkinsons sjukdom. Studier har visat att måttlig träning kan bidra till att förbättra kognitiva förmågor och arbetsminne hos patienter med Parkinsons sjukdom. Detta beror på att träning kan främja blodcirkulationen och syretillförseln och därigenom öka antalet och anslutningarna av neuroner i hjärnan, och stärka neuronernas "plasticitet" och därigenom förbättra minnet.

För det andra kan förbättrad sömnkvalitet också förbättra minnet hos patienter med Parkinsons sjukdom. Sömn är en kritisk period för hjärnan att konsolidera och justera minnen, och personer med Parkinsons sjukdom upplever ofta sömnlöshet. Att skapa en lugn och bekväm miljö innan sänggåendet och bibehålla ett regelbundet sömnschema kan därför främja bättre vila och bättre minnesprestanda.

Dessutom kan personer med Parkinsons sjukdom överväga minnesförbättrande tekniker som att göra listor och göra anteckningar. Dessa tekniker kan hjälpa personer med Parkinsons sjukdom att bättre hantera sina minnesuppgifter och information, vilket leder till bättre minnesprestanda.

Slutligen bör personer med Parkinsons sjukdom också uppmuntras att delta i sociala evenemang och gruppaktiviteter. Dessa erfarenheter kan hjälpa patienter att hålla sina sinnen aktiva och stimulerade, förbättra deras självförtroende och självkänsla och därmed bättre hantera minnesproblemen vid Parkinsons sjukdom.

På det hela taget, även om Parkinsons sjukdom kan påverka minnesförmågan, kan med rätt tillvägagångssätt för att främja fysisk träning, förbättra sömnen, tillämpa minnesförmåga och ha ett aktivt socialt liv hjälpa patienter att förbättra sitt minne och kognitiva funktion. Och behålla en positiv inställning till livet. Det kan ses att vi behöver förbättra minnet, och Cistanche deserticola kan förbättra minnet avsevärt, eftersom Cistanche deserticola också kan reglera balansen av signalsubstanser, som att öka nivåerna av acetylkolin och tillväxtfaktorer. Dessa ämnen är mycket viktiga för minne och inlärning. Dessutom kan Cistanche deserticola också förbättra blodflödet och främja syretillförseln, vilket kan säkerställa att hjärnan får tillräckligt med näringsämnen och energi, och därigenom förbättra hjärnans vitalitet och uthållighet.

Klicka på vet sätt att förbättra ditt minne

Dessa aptamerer reducerade effektivt aggregation in vitro och intracellulär nedbrytning av -syn förstärktes av båda aptamererna. Mitokondriell dysfunktion och cellulära defekter på grund av överuttryck av detta protein räddades följaktligen [107].

Samma grupp undersökte effekten in vivo av dessa aptamerer. För att flytta aptamererna genom BBB förpackade de aptamererna i exosomer med ytuttryckta neuronspecifika rabiesvirusglykoproteinpeptider (RVG).

De observerade att -syn-ackumulering och neuropatologiska och beteendemässiga brister minskade, och motoriska funktionsnedsättningar förbättrades i en musmodell [108]. Även om denna studie belyser den terapeutiska potentialen hos aptamerer, krävs fler studier för att rikta in sig på andra PD-relaterade proteiner, såsom DJ-1, LRRK2, DRP-1 och Rab GTPaser, såväl som -syn.

3.3. Multipel skleros

Multipel skleros (MS) är en autoimmun sjukdom där myelinhöljena som omger neuronala axoner i hjärnan och ryggmärgen förstörs. Sjukdomsprogression är mycket oförutsägbar och refraktiv för behandling i senare skeden.

Karakteristiska patologier av sjukdomen är onormal aktivering av mikroglia och astrocyter, vilket resulterar i oligodendrocyter och neuronal celldegeneration.

Även om det inte finns något effektivt botemedel eller diagnos av sjukdomen, är antalet MS-patienter i världen större än 2,5 miljoner [109]. Specifika biomarkörer som skulle kunna identifiera MS tidigt i dess utveckling är inte tillgängliga, antiinflammatoriska terapier har misslyckats och de förhindrar bara återfall.

3.3.1. MS Diagnostik

En potentiell lösning på diagnosproblemet kom från en studie av patienter med MS och friska frivilliga som kontroller som använder modifierade DNA-aptamerer (SOMAscan®) för att mäta mer än 1000 proteiner i CSF.

Ungefär hälften av de 431 försökspersonerna användes som en träningsuppsättning och den andra hälften som en valideringsuppsättning för att testa den prediktiva förmågan hos de identifierade biomarkörklustren. Denna förblindade skärm identifierade astrocytkluster 8 (SERPINA3, MMP7, CLIC1 och GZMA) och mikroglialkluster 2 (TNFRSF25 och DSG2) förhöjda i MS och signifikant korrelerade med MS svårighetsgrad [110].

Astrocytkluster 8-proteinerna överlappade med de som rapporterats vara associerade med neurotoxiska (A1) astrocyter och visades utsöndras in vitro av primära mononukleära blodmononuklearceller som svar på lipopolysackarid, en inflammatorisk stimulans. Eftersom det är en autoimmun sjukdom är närvaron av autoantikroppar ansvariga. för demyelinisering kan också ligga till grund för diagnosen MS.

En bioluminescerande fastfas-sandwich-typ mikroanalys beskrevs för att detektera autoantikroppar relaterade till MS omänskligt serum. Denna analys är baserad på en sandwich mellan två RNA-aptamerspecifika formyelinbasproteinautoantikroppar, en aptamer kopplad till en yta och den andra kopplad till fotoproteinet, obelin, som reporter.

Tillämpningen av analysen inkluderade 91 serumprover från MS-patienter och jämfördes med 86 serumprover från friska individer. Baserat på mottagare-operatörskurvan, med en area under kurvan på 0.87, definierades ett kliniskt tröskelvärde som 64 % sensitivitet och 94 % specificitet.

Det negativa prediktiva värdet (NPV) på 96 % och sannolikhetskvoten på 10,96 stöder det diagnostiska värdet av denna analys för MS-testning [111].

3.3.2. MS Therapeutics

Det visades att bindningen av naturliga IgM-antikroppar till oligodendrocyter främjar remyelinisering av CNS-lesioner hos mus [112]. IgM-antikroppar är emellertid begränsade till användning in vivo för behandling av MS på grund av deras storlek, komplexitet och immunogenicitet.

Därför är det av stort intresse att upptäcka små molekyler som är specifika för myelin och har potential att användas för terapeutisk remyelinering. För detta ändamål identifierades en 40-nukleotid-DNA-aptamer, LJM-3064.

Dess peritoneala injektion resulterade i främjande av remyelinisering i CNS-skador hos möss. Det är viktigt att notera att LJM3064 har en G-quadruplex som bildar en guanosinrik sekvens. I en annan studie funktionaliserades samma LJM-3064-aptamer med karboxylsyra och konjugerades till exosomeytans amingrupper.

Det visades att denna konjugation främjar spridningen av en typ av gliaceller, oligodendrocyter, som spelar en viktig roll vid myelinhöljebildning. När cellerna administrerades till honmöss undertrycktes det inflammatoriska svaret och lesioner i CNS reducerades.

Systemet ger ett nytt tillvägagångssätt med en effektiv klinisk verklighet för att hantera svårighetsgraden av MS med hjälp av LJM-3064aptamerer [113]. Således kan LJM-3604 vara ett alternativ till monoklonala antikroppar för MS-behandling [114,115].

3.4. Amyotrofisk lateralskleros

Dysreglering eller förändring av receptoruttrycksnivåer har visats i olika sjukdomar. Onormalt aktiverade AMPA-receptorer, som är associerade med amyotrofisk lateralskleros (ALS), är potentiella läkemedelskandidater för ALS-behandling.

RNAaptamer AN58, framtagen mot GluR2Q flip AMPA-receptorn, inhiberade receptorn kompetitivt. Dess nanomolära affinitet är bättre än NBQX, en av de bästa konkurrenshämmarna för närvarande. AN58 visade den högsta affiniteten mot GluR2 och högre selektivitet för GluR4 bland alla AMPA-receptorsubenheter. Kort sagt är AN58 en potentiell hämmare med nM affinitet för GluR2 AMPA-receptorerna [116].

Ett annat kännetecken för ALS-patologi är den toxiska ackumuleringen av det TAR DNA-bindande proteinet 43 (TDP-43). Interaktion av TDP-43 med RNA resulterar i reglering av RNA-transkription, splitsning, transport och translation. Zacco et al. visat att infödda partners till TDP-43 kan användas för att förhindra dess aggregering.

Denna hämning sker på ett längdberoende sätt, så att kortare oligor stör aggregationen bättre än långa. Deras studie indikerar möjligheten att öka proteinlösligheten med hjälp av en naturlig interaktion som kan anpassas som en ny terapeutisk metod [117].

3.5. Huntingtons sjukdom

Huntingtons sjukdom (HD) är en obotlig ärftlig ND, som försämrar motoriska och kognitiva funktioner. Huntingtin (HTT) protein är viktigt för neuronal utveckling; dock leder vissa mutationer till utvecklingen av HD-patologi. Ökning av antalet CAG-repetitioner resulterar i förlängning av en polyglutaminsträcka av HTT och omvandlar den till atoxiskt protein, vilket orsakar HD.

I likhet med AD och PD är hämning av proteinaggregation en lovande strategi för att bromsa eller stoppa HD-progression [118]. Som nämnts tidigare framträder aptamerer, som är låg- till icke-immunogena och icke-toxiska, som robusta kandidater för att interferera med protein-proteininteraktion och hämma toxisk proteinaggregation i sådana sjukdomar. RNA-aptamerer med hög affinitet valdes mot monomer mHTT (51Q-HTT) och visades att effektivt hämmar dess aggregation in vitro.

Sådan hämning minskade oxidativ stress i röda blodkroppar (RBC) och är associerad med minskat läckage av en tioflavininducerad fluorescens från liposomer.

Närvaron av aptamerer räddade en endocytotisk defekt och blockerade sekvestreringen av glyceraldehyd-3-fosfatdehydrogenas genom aggregerad mHTT i en jästmodell av Huntingtons. Vissa av dessa aptamerer kände inte igen det icke-patogena, 20Q-HTT, och några ökade antalet mHTT i den lösliga fraktionen av jäst.

När de samuttrycktes, ökade två framgångsrika aptamerer effektiviteten av att hämma aggregation och förbättrade cellöverlevnad. Denna studie antyder att användning av aptamers kan vara en hållbar strategi för att bromsa förloppet av HD [119].

Lpolygamyamyl-sträckorna orsakar små förändringar i HTT 3D-strukturen som ändrar dess aktivitet. Indirekt modulering av den påverkade strukturen med användning av denna långsträckta region på proteinet kan ge ett alternativt tillvägagångssätt för behandling.

G-quadruplex-bildande DNA-aptamerer (MS1 till MS4) som binder mHTT minskade signifikant aktiveringen av mHTT av basalhiston H3 lysin 27 trimetyleringsaktivitet (H3K27me3) av det polykombrepressiva komplexet 2 (PRC2) i neuronala progenitorceller (NPC) från en individ med men inte i NPC från en frisk individ [120].

Med denna studie användes DNA-aptamerer framgångsrikt för att i första hand målinrikta mHTT och för att modulera dess aktivitet. Dessa två exempel ger nya strukturbaserade tillvägagångssätt för effektiva behandlingar av mHTT-toxicitet.

3.6. Prionsjuka

Transmissibel spongiform encefalopati (TSE) är en typ av neurodegenerativ störning som påverkar ECT-däggdjur. Det patologiska medlet associerat med dessa sjukdomar är amisfolded prionprotein (PrP).

Den eller de molekylära mekanismerna som resulterar i de strukturella förändringarna som döljer den cellulära PrP (PrPC) till en patogen konformer (PrPSc) förstås endast delvis, med den vanligaste hypotesen att en molekylär kofaktor, som fungerar som en katalysator, gynnar övergången från PrPC till PrPSc [121]. Tre G-quadruplex-bildande aptamersekvenser identifierades för olika former avPrP [122].

Dessa kvadruplex rapporterades ha hög affinitet och specificitet mot PrP (Kd: 62 nM–630 nM) och en svag affinitet för PrP-oligomeren som efterliknar det tidiga skedet av PrPSc-bildning. Genom olika analyser, inklusive ITC, SPR och CD-spektroskopi, var en högaffinitetsbindning för PrP associerad med en kvadruplexstruktur, tur och PrP-terminaldomäner krävdes för aptamerbindning.

Denna studie gav också bevis för ömsesidig avveckling av nukleinsyra och protein vid deras interaktion. quadruplepunwinding-aktivitet av PrP utfördes av den i sig ostrukturerade N-terminala domänen och DNA:n främjade uppvecklingen av den PrP-strukturerade C-terminala domänen.

3.7. Hjärntumörer

Hjärntumörer är bland de mest dödliga formerna av cancer. Till exempel förlorar cirka två tredjedelar av vuxna som diagnostiserats med glioblastom (en typ av hjärncancer) livet inom två år. Hjärntumörer är också den vanligaste och dödligaste av alla pediatriska solida tumörer.

Barn som överlever dessa tumörer lider också ofta av de långsiktiga konsekvenserna av de nödvändiga medicinska insatserna, såsom operationer och kemoterapier. Gliom (glioblastom, ependymom, astrocytom och oligodendrogliom) utgör nästan 80 % av alla maligna primära tumörer i hjärnan.

Glioblastoma multiforme (GBM) är den vanligast observerade typen av primära astrocytom som utgör nästan 60 % av alla hjärntumörer hos vuxna [123]. Gliosarkom, en variant av GBM, är en mycket aggressiv elakartad form av metastaserande hjärntumör.

Även om tekniker baserade på tumörmorfologi (t.ex. MRI, histopatologisk biopsi) för att skilja gliosarkom från andra GBM, är tidig diagnos av denna aggressiva sjukdom fortfarande dålig och överlevnaden för patienter efter diagnos är i allmänhet mindre än ett år.

Dessutom är konventionella behandlingsmetoder för GBM, såsom strålbehandling, kemoterapi och deras kombinationer, inte effektiva. Den onormala aktiviteten hos tumörceller och deras motståndskraft mot kemoterapi och strålbehandling är huvudorsakerna till den högre dödligheten av GBM [124].

Således skulle det vara ett betydande framsteg att upptäcka specifika molekyler som riktar sig mot gliosarkom för tidig diagnos och behandlingar såsom hämning av GBM-cellaktivitet och ökad strålkänslighet [125].

3.7.1. Hjärnavbildning

Behandling av hjärntumörer är utmanande för läkare på grund av den selektiva permeabiliteten hos BBB [126]. BBB består av ett lager av specialiserade endotelceller som kontrollerar molekylär passage in i hjärnvävnaden och förhindrar inträde av många molekyler för att bibehålla det centrala nervsystemet (CNS) i ett stabilt tillstånd.

En mängd olika tekniker har utvecklats för att penetrera BBB. Invasiva tekniker är baserade på fysiska brott mot BBB med hjälp av tekniker som ultraljud, osmotiska eller kemiska behandlingar. Icke-invasiva tekniker, å andra sidan, stör inte BBB-integriteten utan använder kemikalier som kan passera BBB [127]. Imaging tillåter observation av funktioner i hjärnan utan invasiva procedurer.

Nyare framsteg inom hjärnavbildning möjliggör undersökningar av de dynamiska anslutningsmönstren mellan olika regioner, som är viktiga för inlärning och minne. Hjärnbilder ger information om hjärnrelaterade sjukdomar och kan skapas med olika tekniker, inklusive magnetisk resonanstomografi (MRI), funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) och positronemissionstomografi (PET) [128].

MRT är en effektiv teknik som ger icke-invasiva tredimensionella bilder av levande organismer. Kontrastmedel, som vanligtvis är baserade på gadolinium (Gd3+)-komplex, används för att ge bildkontrast. DOPTA-Gd, kanske det första specifika MRI-kontrastmedlet, svarar på Ca2+ med en förändring i T1-signalen en MRT-signal av Gdrelaxivitet. Även om andra jonspecifika kontrastmedel har utvecklats sedan dess [129], är de fortfarande ber och det finns ett behov av fler kontrastmedel som möjliggör avbildning av små molekyler.

T1-relaxiviteten hos Gd förändras med dess rotationskorrelationstid, vilket är en funktion av molekylmassan hos den Gd-kopplade molekylen. Nukleinsyraaptamerer har potential att användas för detta ändamål eftersom hybridisering med ett komplement kan förändras genom bindningen av aptamermålet.

Som ett exempel kopplades adenosinaptameren till streptavidin och hybridiserades med en kortare komplementär oligonukleotid som var kopplad till Gd. I närvaro av adenosin återveckades aptameren runt sin stjärna och dissocierades från den komplementära Gd-oligonukleotiden.

Således skiftade Gd från att vara associerad med en stor (~70 kDa) molekyl till en liten (~4 kDa) molekyl med åtföljande minskning av relaxivitet och åtföljande ökning av T1 [130].

For more information:1950477648nn@gmail.com