Nghiên cứu có thể mở ra con đường mới cho thuốc ALS

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Y khoa North Carolina (UNC) đã tìm ra cấu trúc của các khối protein độc hại được cho là quan trọng trong bệnh xơ cứng teo cơ một bên (ALS), còn được gọi là bệnh Lou Gehrig, một tình trạng thoái hóa thần kinh gây tử vong.

Theo các nhà nghiên cứu, phát hiện của nghiên cứu mới có thể là một bước quan trọng trong việc phát triển các loại thuốc để ngăn chặn sự hình thành các khối u và ngăn chặn sự tiến triển của bệnh.

Các phương pháp chữa trị bệnh ALS và các bệnh thoái hóa thần kinh khác từ lâu đã bị các nhà khoa học lẩn tránh, phần lớn là do nguyên nhân của chúng chưa được biết rõ.

“Một trong những câu đố lớn nhất trong chăm sóc sức khỏe là làm thế nào để giải quyết các bệnh thoái hóa thần kinh. Không giống như nhiều bệnh ung thư và các tình trạng khác, chúng ta hiện không có đòn bẩy chống lại các bệnh thoái hóa thần kinh này, ”tác giả nghiên cứu cao cấp Nikolay Dokholyan, Tiến sĩ, Giáo sư Hóa sinh và Lý sinh Michael Hooker tại UNC cho biết.

“Nghiên cứu này là một bước đột phá lớn vì nó làm sáng tỏ nguồn gốc của cái chết tế bào thần kinh vận động và có thể rất quan trọng đối với việc phát hiện ra thuốc”.

Bệnh nhân mắc ALS bị tê liệt dần dần và tử vong sớm do mất các tế bào thần kinh vận động, vốn rất quan trọng đối với việc cử động, nói, nuốt và thở.

Nghiên cứu tập trung vào một tập hợp con các trường hợp ALS - ước tính từ một đến hai phần trăm - có liên quan đến các biến thể trong một loại protein được gọi là SOD1. Tuy nhiên, ngay cả ở những bệnh nhân không có đột biến gen SOD1 của họ, protein này đã được chứng minh là có khả năng hình thành các khối có khả năng gây độc.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng protein tạo thành các khối tạm thời gồm ba, được gọi là "trimer", và các khối này có khả năng giết chết các tế bào giống tế bào thần kinh vận động được phát triển trong phòng thí nghiệm.

Tiến sĩ Elizabeth Proctor, một nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm của Dokholyan tại thời điểm nghiên cứu cho biết: “Đây là một bước tiến quan trọng vì không ai biết chính xác những tương tác độc hại nào đằng sau cái chết của tế bào thần kinh vận động ở bệnh nhân ALS. tác giả đầu tiên của tờ báo.

Cô nói: “Biết được những cái bẫy này trông như thế nào, chúng tôi có thể cố gắng thiết kế các loại thuốc ngăn chúng hình thành hoặc cô lập chúng trước khi chúng có thể gây sát thương. "Chúng tôi rất vui mừng về các khả năng."

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu SOD1 sau khi đột biến gen ảnh hưởng đến protein có liên quan đến ALS vào đầu những năm 1990. Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng rất khó xác định được dạng chính xác của protein tổng hợp chịu trách nhiệm tiêu diệt tế bào thần kinh, và nhiều khối được cho là độc hại sẽ tan rã ngay sau khi chúng hình thành, khiến chúng cực kỳ khó nghiên cứu.

Proctor, người hiện là nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Viện Công nghệ Massachusetts, cho biết: “Người ta cho rằng một phần nguyên nhân khiến chúng trở nên độc hại là tính không ổn định của chúng. “Bản chất không ổn định của chúng khiến chúng phản ứng nhiều hơn với các phần của tế bào mà chúng không nên ảnh hưởng đến”.

Cho đến nay, các nhà nghiên cứu vẫn chưa biết những cục phù du này trông như thế nào hoặc chúng có thể ảnh hưởng đến tế bào như thế nào.

Để giải mã bí ẩn, nhóm nghiên cứu đã sử dụng sự kết hợp giữa mô hình tính toán và các thí nghiệm trong tế bào sống.

Proctor đã dành hai năm để phát triển một thuật toán tùy chỉnh để xác định cấu trúc của trimers, một khía cạnh của nghiên cứu mà Dokholyan gọi là “một lực lượng tham quan vượt trội”. Ông mô tả nó giống như việc lập bản đồ cấu trúc của một quả bóng sợi sau khi lấy các đoạn chỉ của lớp ngoài cùng của nó và sau đó tìm ra cách chúng khớp với nhau.

Sau khi cấu trúc được thiết lập, nhóm nghiên cứu đã dành thêm vài năm để phát triển các phương pháp để kiểm tra tác động của trimers đối với các tế bào giống tế bào thần kinh vận động được phát triển trong phòng thí nghiệm. Kết quả rất rõ ràng: các protein SOD1 được liên kết chặt chẽ thành bộ ba có thể gây chết các tế bào giống tế bào thần kinh vận động, trong khi các protein SOD1 không kết tụ thì không, theo các nhà nghiên cứu.

Các nhà nghiên cứu có kế hoạch nghiên cứu sâu hơn về "chất keo" giữ các trime lại với nhau để tìm ra loại thuốc có thể phá vỡ chúng hoặc ngăn chúng hình thành.

Ngoài ra, những phát hiện này có thể giúp làm sáng tỏ các bệnh thoái hóa thần kinh khác, chẳng hạn như bệnh Alzheimer và Parkinson, các nhà nghiên cứu lưu ý.

Dokholyan nói: “Có nhiều điểm tương đồng giữa các bệnh thoái hóa thần kinh. “Những gì chúng tôi tìm thấy ở đây dường như chứng thực những gì đã biết về bệnh Alzheimer và nếu chúng tôi có thể tìm hiểu thêm về những gì đang xảy ra ở đây, chúng tôi có thể mở ra một khuôn khổ để có thể hiểu được gốc rễ của các bệnh thoái hóa thần kinh khác.”

Nghiên cứu, được tài trợ thông qua các khoản tài trợ từ Viện Y tế Quốc gia, được xuất bản trong Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia.

Nguồn: University of North Carolina Health Care