Zastosowanie emisji laserowej barwników organicznych do wykrywania wczesnych objawów chorób neurodegeneracyjnych

Fizyka Medyczna - Farmacja Fizyczna 2022

Neurodegeneracja staje się jedną z najczęściej diagnozowanych dysfunkcji, której nie można wyleczyć, i która ma większe szanse na dotknięcie osób w wieku 65 lat lub starszych. Choroby neurodegeneracyjne są powszechnie związane z neuropatologicznie odrębnymi płytkami amyloidowymi, splątkami neurofibrylarnymi i wtrąceniami wewnątrzkomórkowymi w mózgu.

Obecnie za główną przyczynę postępu chorób neurodegeneracyjnych uważa się małe mobilne formy agregatów zwane oligomerami, np. nieprawidłowo sfałdowany amyloid beta w przypadku choroby Alzheimera czy α-synukleina (α-syn) w przypadku choroby Parkinsona. Oligomery mają różne szlaki agregacji, które mogą prowadzić do przeciążania funkcji komórkowych, powodując toksyczność. Dlatego ważne jest znalezienie sposobu na wykrycie toksycznych rodzajów oligomerów na bardzo wczesnym etapie ich powstawania, tak aby pacjenci mogli szybko otrzymywać informacje o swoim stanie zdrowia i mieć większe szanse na skuteczną terapię.

Powszechną metodą wykrywania agregatów białkowych jest fluorescencja. W tym celu agregaty barwione są cząsteczkami organicznymi, które są stosowane w obrazowaniu neurodegeneracji. Ale sygnał fluorescencji od barwników jest słaby w obecności wczesnych stadiów neurodegeneracji, kiedy pojawiają się tzw. struktury oligomeryczne. 

Aby zwiększyć czułość fluorescencja jest wzmocniona w procesie emisji wymuszonej. W procesie wzmocnionej emisji spontanicznej (z ang. skrót ASE) fotony emitowane spontanicznie przez wzbudzone molekuły ulegają zwielokrotnieniu w procesie emisji wymuszonej, gdy wchodzą w interakcję z innymi wzbudzonymi molekułami podczas ich propagacji w ośrodku (jest to mechanizm fizyczny leżący u podstaw działania laserów). Rezultatem jest kierunkowa emisja światła o dużym natężeniu, którego widmo jest znacznie węższe niż widmo fluorescencji.

ASE jest wykorzystywane do wykrywania agregacji in vitro oraz w różnych tkankach, w tym w płynie mózgowo-rdzeniowym (CSF), przy czym rekombinowane białko związane z chorobą jest wysiewane z płynem pacjenta. Monitorując wzmocnioną emisję spontaniczną (ASE) można osiągnąć niezwykłą czułość rozpoznawania przedwłóknistych postaci oligomerycznych. Tak więc, w przeciwieństwie do fluorescencji, ASE można stosować do wykrywania i różnicowania oligomerów amyloidu oraz oceny poziomów ryzyka chorób neurodegeneracyjnych u potencjalnych pacjentów przed wystąpieniem objawów klinicznych.

Piotr Hańczyc

 Info

Date
20-05-2022 11:25
Duration
15 minut
Location