タンパク質を模倣したナノ材料が神経変性疾患を治療する可能性
最後に見直したもの： 14.06.2024
すべてのiLiveコンテンツは、可能な限り事実上の正確さを保証するために医学的にレビューまたは事実確認されています。
厳格な調達ガイドラインがあり、評判の良いメディアサイト、学術研究機関、そして可能であれば医学的に査読された研究のみにリンクしています。 かっこ内の数字（[1]、[2]など）は、これらの研究へのクリック可能なリンクです。
当社のコンテンツのいずれかが不正確、期限切れ、またはその他の疑問があると思われる場合は、それを選択してCtrl + Enterキーを押してください。
タンパク質の挙動を模倣する新しいナノマテリアルは、アルツハイマー病やその他の神経変性疾患の効果的な治療薬になる可能性があります。このナノマテリアルは、脳細胞内の 2 つの重要なタンパク質間の相互作用を変化させ、強力な治療効果をもたらす可能性があります。
最近、ジャーナル Advanced Materials に掲載されたこの革新的な結果は、ウィスコンシン大学マディソン校の科学者とノースウェスタン大学のナノマテリアル エンジニアのコラボレーションによって実現しました。
この研究は、アルツハイマー病、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症 (ALS) などの疾患に関係すると考えられる 2 つのタンパク質間の相互作用を変化させることに焦点を当てています。
最初のタンパク質は Nrf2 と呼ばれ、細胞内で遺伝子のオン/オフを切り替える転写因子と呼ばれる特定のタイプのタンパク質です。
Nrf2 の重要な機能の 1 つは、その抗酸化作用です。さまざまな神経変性疾患はさまざまな病理学的プロセスから発生しますが、ニューロンやその他の神経細胞に対する酸化ストレスの毒性効果によって共通しています。 Nrf2 は脳細胞内のこの毒性ストレスと戦い、病気の発症を予防します。
ウィスコンシン大学マディソン校薬学部のジェフリー・ジョンソン教授は、同校の上級科学者である妻のデリンダ・ジョンソンとともに、何十年にもわたり神経変性疾患の治療の有望なターゲットとして Nrf2 を研究してきました。 2022年、ジョンソン氏らは、特定の種類の脳細胞であるアストロサイトでのNrf2活性の増加が、アルツハイマー病のマウスモデルのニューロンの保護に役立ち、記憶喪失が大幅に減少することを発見しました。
以前の研究では、Nrf2活性の増加がアルツハイマー病の治療の基礎となる可能性があることが示唆されていましたが、科学者は脳内でこのタンパク質を効果的に標的とするのに苦労していました。
「脳に薬を届けるのは難しいですが、副作用をあまり出さずにNrf2を活性化する薬を見つけることも非常に困難でした」とジェフリー・ジョンソン氏は言います。
そして今、新しいナノ材料が登場しました。タンパク質類似ポリマー（PLP）として知られるこの合成材料は、タンパク質自体であるかのようにタンパク質に結合するように設計されています。このナノスケールのシミュレーターは、ノースウェスタン大学の化学教授で同大学の国際ナノテクノロジー研究所のメンバーでもあるネイサン・ジャンネッキ氏が率いるチームによって作成されました。
ジャンネッキ氏は、さまざまなタンパク質を標的とする複数の PLP を設計しました。この特定の PLP は、Nrf2 と Keap1 と呼ばれる別のタンパク質との相互作用を変えるように構成されています。これらのタンパク質の相互作用、つまり経路は、多くの疾患の治療におけるよく知られた標的です。なぜなら、Keap1 は Nrf2 が酸化ストレスに反応して戦うタイミングを制御するからです。通常の状態では、Keap1 と Nrf2 は結合していますが、ストレスを受けると、Keap1 は Nrf2 を解放して抗酸化機能を発揮します。
「会話の途中で、ネイサンと彼の同僚であるグローブ・バイオファーマ（タンパク質相互作用を治療的に標的とすることに焦点を当てたスタートアップ）が、ロバートにNrf2を標的にすることを計画していると伝えました」とジョンソンは言います。「するとロバートは、『これをやるなら、ジェフ・ジョンソンに連絡した方がいいかもしれない』と言いました」。
すぐに、ジョンソン夫妻とジャンネンキは、ジャンネンキのナノ材料をテストするために必要なマウスモデルの脳細胞をウィスコンシン大学マディソン校の研究室に提供する可能性について話し合いました。
ジェフリー・ジョンソンは、PLPアプローチになじみがなく、脳細胞内のタンパク質を正確に標的とすることが一般的に難しいため、最初は少し懐疑的だったと言います。
「しかし、ネイサンの学生の1人がここに来て、それを私たちの細胞に使用したところ、本当にうまくいきました」と彼は言います。 「その後、私たちは本当に深く掘り下げました。」
この研究では、ジャンネンキの PLP は Keap1 に結合するのに非常に効果的で、これにより Nrf2 が細胞核に蓄積して抗酸化機能を高めることがわかりました。重要なのは、他の Nrf2 活性化戦略を悩ませてきた望ましくない副作用を引き起こさずにこれを実現したことです。
この研究は培養細胞で行われましたが、ジョンソンとジャンネンキは現在、神経変性疾患のマウス モデルで同様の研究を行う予定です。これは、彼らが追求するとは思っていなかった研究分野ですが、今では追求することに興奮しています。
「私たちには生体材料のバックグラウンドがありません」と、デリンダ ジョンソンは言います。 「ノースウェスタン大学からこの研究成果を得て、ウィスコンシン大学で生物学の分野をさらに発展させることは、こうしたタイプの共同研究が本当に重要であることを示しています。」