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Dübendorf, St. Gallen und Thun – Die Behandlung von Demenzerkrankungen wie Alzheimer stellt die moderne Medizin vor große Herausforderungen. Forscher der Empa haben nun einen entscheidenden Schritt in der Erforschung dieser Erkrankungen gemacht. In einer kürzlich veröffentlichten Studie im Fachmagazin Science Advances konnten sie eine besonders aktive Spezies von Eiweißfasern in bisher ungekannter Präzision nachweisen, die als "Superspreader" bezeichnet werden.
Bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer reichern sich falsch gefaltete Proteine, insbesondere das Amyloid-β-Protein, im Gehirn an und werden verdächtigt, mit der Krankheitsentstehung in Verbindung zu stehen. Der Mechanismus, durch den sich diese toxischen Eiweißstrukturen im Gehirn ausbreiten, war bisher jedoch unzureichend verstanden.
Das Forschungsteam unter der Leitung von Peter Nirmalraj im Labor für "Transport at Nanoscale Interfaces" der Empa, in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der irischen University of Limerick, setzte eine neuartige Bildgebungstechnik ein, um den Prozess der Fibrillenbildung zu beobachten. Die Ergebnisse zeigten, dass einige Nanometer-dünne Fibrillen eine besondere katalytische Aktivität aufweisen. Diese hochaktiven Stellen ziehen neue Eiweißbausteine an, wodurch sich neue, langkettige Fibrillen bilden, die schließlich als Aggregat im Gehirn auftreten können.
Mit herkömmlichen Methoden, die oft auf Färbetechniken basieren, werden die Eigenschaften der Proteine möglicherweise verändert, was die Analyse ihrer natürlichen Form erschwert.
Die innovative Technik der Forscher erlaubt es, die Proteine unverändert in einer Salzlösung bei Raumtemperatur zu analysieren, was den physiologischen Bedingungen im menschlichen Körper näherkommt. Mit einem hochauflösenden Rasterkraftmikroskop gelang es den Wissenschaftlern, die weniger als zehn Nanometer dünnen Fibrillen in bisher ungekannter Präzision abzulichten. Sie konnten den Fibrillenbildungsprozess in Echtzeit über 250 Stunden verfolgen und diese Beobachtungen mit molekularen Modellrechnungen abgleichen.
Nirmalraj erklärt: "Damit sind wir einen weiteren Schritt näher daran, zu verstehen, wie sich diese Eiweiße bei Demenzerkrankungen im Gehirn verbreiten." Die Forschungsergebnisse könnten letztlich neue Ansätze zur Erkennung und Überwachung von Demenzerkrankungen liefern.
Herausgeber: Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa)
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