Giftig protein er nøkkelen til å forstå Parkinsons sykdom, ifølge forskere
Mikroskopiske hull i hjernecellene kan være årsaken til Parkinsons sykdom, ifølge en ny studie. Forskere kaller det en teknisk stor prestasjon og et viktig første skritt.
Danske forskere har for første gang dokumentert hvordan et giftig protein borer seg inn i kunstige cellemembraner og lager hull.(Skjermdump fra video i studien)
Mathilde Kondrup RasmussenMathilde KondrupRasmussenMathilde Kondrup RasmussenJournalist i Videnskab.dk
Publisert
Forskerne mener de har kommet et skritt nærmere å forstå hvordan Parkinsons sykdom oppstår, takket være en ny metode.
Proteinet alfa-synuklein kan danne små, skadelige klumper som borer seg inn i celler og lager hull.
Det høres dramatisk ut, og det er det også. For disse hullene kan føre til at nerveceller dør. Dette skjer i hjernen hos mennesker med Parkinson.
En forskergruppe i Danmark har for første gang fulgt hele prosessen direkte og filmet den – fra det første kontaktpunktet til selve gjennombruddet i membranen.
– Det er som å se en molekylær film i «slow motion», sier Mette Galsgaard Malle, forsker ved iNANO på Aarhus Universitet og medforfatter av den nye studien.
Du kan se en bit av det uvanlige opptaket nedenfor.
Studien gir ny kunnskap om Parkinson, en sykdom som rammer tusenvis av nordmenn og som det ikke finnes noen kur mot.
Proteiner klumper seg og lager hull
Alfa-synuklein finnes naturlig i kroppen hos alle og hjelper nerveceller å kommunisere. I friske hjerner finnes proteinet som enkeltmolekyler, men ved Parkinson endrer det oppførsel: Det begynner å klumpe seg sammen i giftige strukturer. Hvorfor det skjer, er fortsatt et mysterium.
Hva er Parkinsons sykdom?
En kronisk hjernesykdom som påvirker evnen til å bevege seg. Det er fordi nervecellene som produserer dopamin, gradvis dør. Dermed blir det vanskeligere for hjernen å sende riktige signaler til kroppen.
Typiske symptomer:
Trege bevegelser
Muskelstivhet
Skjelvinger (ikke hos alle)
Smertefulle muskelkramper
Senere også søvnproblemer, humørsvingninger og kognitive utfordringer (f.eks. dårlig hukommelse og konsentrasjon)
Sykdommen rammer oftest menn over 60 år. Bare cirka 5 prosent rammes før de fyller 50.
Rundt 10.000 mennesker i Norge har sykdommen.
Det finnes ingen kur, men medisiner kan lindre symptomene og forbedre livskvaliteten.
– Hjernen er det mest komplekse systemet i hele universet, sier Alexander Kai Büll, professor i bioteknologi ved Danmarks Tekniske Universitet.
Han sier det fortsatt er mye vi ikke vet om Parkinson.
– Det er ikke en overdrivelse å si at det er mye vanskeligere å finne en kur mot Parkinsons sykdom enn det var å sende det første mennesket til Månen, sier han.
Men den nye studien, som snart kommer på forsiden av det vitenskapelige tidsskriftet ACS Nano, er veldig god, understreker professoren. Han har ikke selv vært involvert i studien.
De fleste tidligere studiene har sett på store klumper av alfa-synuklein-proteinet. Disse klumpene har vært synlige i hjernevev fra parkinsonpasienter.
Men alfa-synuklein kan også danne mindre klumper, kalt oligomerer. Det er disse den danske studien ser på.
Forskerne lagde kunstige cellemembraner i form av små fettbobler. Noen av dem fylte de med et fluorescerende fargestoff, slik at de lyste. Da kunne forskerne se om proteinene lagde hull.
Med et kraftig mikroskop fulgte de med på hva som skjedde:
Annonse
Først bandt proteinet seg til cellemembranen,
så begynte det å bore seg inn,
og til slutt dannet det et hull som kunne åpne og lukke seg.
Det er teknisk en stor prestasjon, ifølge Büll.
– Normalt gjør man denne typen tester i store mengder, for eksempel i et reagensglass med tusenvis av cellemembraner. Det gir bare et gjennomsnittlig resultat, sier han.
Men denne studien ser på cellemembranenes reaksjon på det giftige proteinet én etter én og har fått fram mange flere detaljer.
At klumpene av protein kan danne små hull i cellemembranen, har man til nå bare mistenkt, forteller Mette Galsgaard Malle.
– Men vi kunne måle det direkte, sier hun.
Hullene i cellemembranen kan forstyrre cellens indre balanse og føre til at den dør.
https://youtu.be/e142xoo6_5o?si=MY4Qb3gfbGxyAPjA
Finne bedre behandlinger
Studien gir ikke bare bedre forståelse av Parkinsons sykdom, men åpner også for utvikling av nye legemidler, i Helle Bogetofte Barnkob. Hun er forsker ved Institut for Biokemi og Molekylær Biologi ved Syddansk Universitet.
– I dag har vi bare behandlinger som lindrer symptomene, men ikke noe som stopper sykdommen. Hvis vi skal utvikle bedre behandlinger, må vi vite hva som faktisk går galt i cellene, sier Barnkob.
Mette Galsgaard Malle peker på at metoden kanskje kan brukes til å teste om noen stoffer kan endre det sammenklumpede proteinet, slik at det ikke lager hull i membranene.
– Det er i hvert fall vårt håp. Studien vår åpner for ny forskning og behandling. Neste skritt er å gjenta studien i ekte celler, slik at vi kommer nærmere virkeligheten, sier Malle.
Annonse
Fra kunstige membraner til ekte celler
Forskerne bak studien ser for seg at metoden kan utvikles til en såkalt high-throughput screening-plattform. Det er en måte å raskt teste tusenvis av stoffer på, for å se om noen virker.
Ifølge Alexander Büll tester legemiddelindustrien ofte utrolig mange stoffer – 10.000 eller flere – for å se om et av dem virker mot en sykdom.
– Kanskje kan denne nye metoden brukes til å gjøre et slikt søk mer målrettet og effektivt når man leter etter medisiner mot Parkinson, sier han.
Riktignok er studien laget i et forenklet, kunstig system hvor de har renset alfa-synuklein og isolert cellemembraner.
Büll understreker at det er noe helt annet å bruke metoden på levende celler eller membraner fra menneskehjernen, hvor mange andre proteiner og prosesser spiller inn.
Det neste skrittet er derfor å bruke metoden i et forsøk som ligger mer på virkeligheten.
Forskerne bak studien så på hvordan noen skadelige proteiner, kalt alfa-synuklein-oligomerer (αSOs), skader celler i hjernen ved Parkinsons sykdom.
Først brukte de bakterier til å produsere store mengder av proteinet alfa-synuklein. Deretter fikk de proteinene til å klumpe seg sammen, slik at de lignet de skadelige versjonene fra Parkinsons sykdom.
For å teste hvordan proteinene skader celler, lagde de små fettkuler som etterligner cellemembraner. De kalles liposomer.
Forskerne fylte noen av liposomene med lysende fargestoff. Slik kunne de se om proteinene lagde hull i dem, for da ville fargen lekke ut.
Forskerne blandet proteinene med liposomene og filmet dem i opptil fem timer under et veldig kraftig mikroskop. Da kunne de følge med på hvordan proteinene bandt seg fast og lagde hull.
På denne måten kunne de følge alt som skjedde mellom proteinene og de små fettkulene. Og de kunne se hvordan hullene ble lagd.
