บทความอายุยืน

เลเซอร์อินฟราเรดทำลายแผ่นอะไมลอยด์ในการจำลองโรคอัลไซเมอร์

เลเซอร์อินฟราเรดทำลายเนื้อเยื่ออะไมลอยด์ในการจำลองโรคอัลไซเมอร์
  • ในการจำลอง การฉายรังสีด้วยเลเซอร์อินฟราเรดจะทำลายการสะสมของคราบพลัคอะไมลอยด์ ซึ่งบ่งชี้ถึงโรคอัลไซเมอร์และพาร์กินสัน 

  • นักวิจัยใช้โปรตีนยีสต์ที่ทราบกันว่าสร้างไฟบริลอะไมลอยด์ได้ด้วยตัวเอง และค้นพบความถี่ของเลเซอร์อินฟราเรดที่แยกตัวไฟบริลออก 

  • ผลลัพธ์เหล่านี้อาจบ่งบอกถึงการบำบัดแบบใหม่สำหรับความผิดปกติของระบบประสาทเสื่อม 

บทความนี้ถูกโพสต์ใน tokyo university of science media: 

พลังของการจำลองร่วมกับการทดลองเผยให้เห็นว่าเหตุใดการรวมตัวกันของโปรตีนตามแบบฉบับของโรคความเสื่อมของระบบประสาทจึงแยกตัวออกจากการฉายรังสีเลเซอร์อินฟราเรด 

การรวมตัวกันของโปรตีนเป็นโครงสร้างที่เรียกว่าแผ่นอะไมลอยด์เป็นลักษณะทั่วไปของโรคทางระบบประสาทหลายชนิด รวมถึงโรคอัลไซเมอร์

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้เปิดเผยผ่านการทดลองและการจำลองว่าการสั่นพ้องของเลเซอร์อินฟราเรดเมื่อปรับเป็นความถี่เฉพาะ ทำให้เกิดไฟบริลอะไมลอยด์สลายตัวจากภายในสู่ภายนอกได้อย่างไร การค้นพบนี้เปิดประตูสู่ความเป็นไปได้ในการรักษาโรคทางระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับคราบอะไมลอยด์ซึ่งปัจจุบันยังรักษาไม่หาย

ลักษณะเด่นของโรคทางระบบประสาทหลายชนิด เช่น อัลไซเมอร์และพาร์กินสัน คือการก่อตัวของแผ่นโลหะที่เป็นอันตรายซึ่งมีมวลรวมหรือที่เรียกว่าไฟบริลของโปรตีนอะไมลอยด์

น่าเสียดายที่แม้หลังจากการวิจัยมานานหลายทศวรรษ การกำจัดคราบจุลินทรีย์เหล่านี้ยังคงเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ ดังนั้นทางเลือกในการรักษาสำหรับผู้ป่วยที่มีอาการผิดปกติเหล่านี้จึงมีจำกัดและไม่มีประสิทธิผลมากนัก

ในช่วงไม่กี่ปีมานี้ แทนที่จะใช้สารเคมีในการใช้ยา นักวิทยาศาสตร์บางคนหันไปใช้วิธีการอื่น เช่น อัลตราซาวนด์ เพื่อทำลายไฟบริลอะไมลอยด์และหยุดยั้งการลุกลามของโรคอัลไซเมอร์

ขณะนี้ทีมวิจัยที่นำโดย dr takayasu kawasaki (ศูนย์วิจัย ir-fel มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์โตเกียว ประเทศญี่ปุ่น) และ dr phuong h. nguyen (centre national de la recherche scientifique ประเทศฝรั่งเศส) รวมถึงนักวิจัยคนอื่นๆ จาก aichi synchrotron radiation center และศูนย์วิจัยรังสีซินโครตรอน มหาวิทยาลัยนาโกย่า ประเทศญี่ปุ่น ได้ใช้วิธีการใหม่ๆ เพื่อแสดงให้เห็นว่าการฉายรังสีด้วยเลเซอร์อินฟราเรดสามารถทำลายไฟบริลอะไมลอยด์ได้อย่างไร

ในการศึกษาของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์ใน วารสารเคมีเชิงฟิสิกส์ บนักวิทยาศาสตร์นำเสนอผลการทดลองด้วยเลเซอร์และการจำลองพลวัตของโมเลกุล

การโจมตีแบบสองง่ามในปัญหานี้มีความจำเป็นเนื่องจากข้อจำกัดโดยธรรมชาติของแต่ละวิธี ตามที่ดร. คาวาซากิอธิบายว่า "ในขณะที่การทดลองด้วยเลเซอร์ควบคู่กับวิธีการใช้กล้องจุลทรรศน์ต่างๆ สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับสัณฐานวิทยาและวิวัฒนาการโครงสร้างของไฟบริลอะไมลอยด์หลังจากการฉายรังสีด้วยเลเซอร์ การทดลองเหล่านี้มีความละเอียดเชิงพื้นที่และเชิงเวลาจำกัด ซึ่งทำให้ไม่สามารถเข้าใจกลไกระดับโมเลกุลที่ซ่อนอยู่ได้อย่างสมบูรณ์ ในทางกลับกัน แม้ว่าข้อมูลนี้จะได้มาจากการจำลองระดับโมเลกุล แต่ความเข้มของเลเซอร์และเวลาในการฉายรังสีที่ใช้ในการจำลองจะแตกต่างจากที่ใช้อย่างมาก ในการทดลองจริง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญที่จะต้องพิจารณาว่ากระบวนการแยกตัวของไฟบริลที่เกิดจากเลเซอร์ที่ได้จากการทดลองและการจำลองจะคล้ายกันหรือไม่"

นักวิทยาศาสตร์ใช้ส่วนหนึ่งของโปรตีนยีสต์ที่ทราบว่าก่อตัวเป็นไฟบริลอะไมลอยด์ด้วยตัวมันเอง ในการทดลองด้วยเลเซอร์ พวกเขาปรับความถี่ของลำแสงเลเซอร์อินฟราเรดให้เป็นความถี่ของ "แถบเอไมด์ i" ของไฟบริล เพื่อสร้างเสียงสะท้อน

ภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนยืนยันว่าไฟบริลอะไมลอยด์ถูกแยกชิ้นส่วนออกเมื่อมีการฉายรังสีด้วยเลเซอร์ที่ความถี่เรโซแนนซ์ และการผสมผสานเทคนิคสเปกโทรสโกปีเผยให้เห็นรายละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างสุดท้ายหลังจากการแยกตัวของไฟบริล

สำหรับการจำลองนี้ นักวิจัยได้ใช้เทคนิคที่สมาชิกบางคนในทีมปัจจุบันได้พัฒนาขึ้นมาก่อนหน้านี้ เรียกว่า "การจำลองพลวัตของโมเลกุลที่ไม่สมดุล (nemd)"

ผลลัพธ์ที่ได้ยืนยันผลการทดลองเหล่านั้นและยังชี้แจงเพิ่มเติมเกี่ยวกับกระบวนการแยกตัวของอะไมลอยด์ทั้งหมดลงไปจนถึงรายละเอียดที่เฉพาะเจาะจงมาก จากการจำลอง นักวิทยาศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่ากระบวนการเริ่มต้นที่แกนกลางของไฟบริล โดยที่เสียงสะท้อนจะทำลายพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล และด้วยเหตุนี้จึงแยกโปรตีนออกจากกัน การหยุดชะงักของโครงสร้างนี้จะแพร่กระจายออกไปด้านนอกไปจนถึงส่วนปลายของไฟบริล

การทดลองและการจำลองร่วมกันถือเป็นกรณีที่ดีสำหรับการรักษาความผิดปกติทางระบบประสาทแบบใหม่ ดร. คาวาซากิ กล่าวว่า "เมื่อพิจารณาถึงการที่ยาที่มีอยู่ในปัจจุบันไม่สามารถชะลอหรือฟื้นฟูความบกพร่องทางสติปัญญาในโรคอัลไซเมอร์ได้ การพัฒนาแนวทางที่ไม่ใช้เภสัชกรรมจึงเป็นที่ต้องการอย่างมาก ความสามารถในการใช้เลเซอร์อินฟราเรดเพื่อแยกเส้นใยอะไมลอยด์ออกจากกัน ถือเป็นแนวทางที่น่าหวัง "

เป้าหมายระยะยาวของทีมคือการสร้างกรอบการทำงานที่รวมการทดลองด้วยเลเซอร์กับการจำลอง nemd เพื่อศึกษากระบวนการแยกตัวของไฟบริลในรายละเอียดมากยิ่งขึ้น และงานใหม่กำลังดำเนินการอยู่ หวังว่าความพยายามทั้งหมดนี้จะเป็นสัญญาณแห่งความหวังสำหรับผู้ที่ต้องรับมือกับโรคอัลไซเมอร์หรือโรคทางระบบประสาทอื่นๆ

การศึกษานี้ตีพิมพ์ใน วารสารเคมีเชิงฟิสิกส์ ในเดือนมิถุนายน 2563 



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า