החיפוש אחר תשובות למחלת אלצהיימר ולהפרעות נוירודגנרטיביות אחרות נותרה אחת המטרות הדוחקות ביותר בחקר המוח. Maciej J. Stawikowski, Ph.D., עוזר פרופסור לכימיה וביוכימיה באוניברסיטת פלורידה אטלנטיק במכללה למדעים צ'ארלס אי. שמידט, מאמין שהמפתח עשוי להיות טמון בהבנה כיצד כולסטרול ושומנים אחרים עוברים בתאים ומשפיעים על התקשורת ביניהם.
"זה ידוע כי שומנים ואלצהיימר קשורים", אמר סטוויקובסקי, חבר במכון המוח של FAU Stiles-Nicholson. "חוסר איזון שומנים עלול להוביל להיווצרות רובד עמילואיד – גושי חלבון גדולים מדי המשבשים את תפקוד התא, סימן היכר של אלצהיימר.
הצוות שלו, כולל Qi Zhang, Ph.D., פרופסור חבר במחלקה לכימיה וביוכימיה של FAU וחבר במכון המוח של FAU Stiles-Nicholson Brain, התמקד בפיתוח כלים מתקדמים לחקור את הקשר בין שומנים לתפקוד תאי .
כולסטרול הוא מרכיב חיוני של ממברנות התא, המאפשר ייצור הורמונים, יציבות ממברנה ואיתות. עם זאת, שיבושים בתנועת הכולסטרול בין תאי התאים עשויים למלא תפקיד באלצהיימר ובמחלות ניווניות אחרות. כדי ללמוד זאת, סטוויקובסקי וצוותו פיתחו בדיקות כולסטרול פלואורסצנטי (CNDs) חדשניות שנועדו לעקוב אחר כולסטרול בתוך ממברנות תא.
מחקר חדש שפורסם ב דוחות מדעיים, מדגים כיצד בדיקות CND יכולות לעזור בהמחשת כולסטרול בתאים חיים. על ידי שילוב של הדמיות ממוחשבות עם הדמיה של תאים חיים, החוקרים חשפו כיצד עיצובי בדיקה שונים משפיעים על התנהגות בדיקת כולסטרול.
בדיקות חדשניות אלו יכולות לשפר את ההבנה שלנו כיצד חוסר איזון בכולסטרול תורם למחלת אלצהיימר ולהפרעות ניווניות אחרות. על ידי הבנת תפקידו של הכולסטרול ביצירת רובד עמילואיד ובאותות תאי, חוקרים יכולים לפתח תרופות לוויסות פעילות השומנים, מה שעלול להוביל לטיפולים חדשים או אסטרטגיות מניעה.
בעזרת בדיקות אלו, אנו יכולים כעת לדמיין את תנועת הכולסטרול והפצה בתאים חיים עם פרטים חסרי תקדים."
Maciej J. Stawikowski, Ph.D., עוזר פרופסור לכימיה וביוכימיה באוניברסיטת פלורידה אטלנטיק במכללת צ'ארלס אי. שמידט למדעים, מחבר בכיר של המחקר
בדיקות ה-CND מתוכננות באמצעות פיגום 1,8-naphthalimide (ND), הידוע בתכונות הקרינה הייחודיות שלו, כולל תנועות סטוקס גדולות ורגישות לשינויים סביבתיים. עיצוב חדש זה מאפשר התאמה אישית מודולרית, המאפשר לחוקרים להתאים את הבדיקות עם קבוצות ראש ומקשרים שונים כדי לעמוד בדרישות ניסוי ספציפיות. ממצאים מראים ששינוי קבוצות ראש או קישורים יכול לשפר את רגישות הבדיקות ויכולת המיקוד של הבדיקות.
בדיקות אלה מסווגות לשלושה סוגים נפרדים. בדיקות ניטרליות נוטות להצטבר בקלות, אך הספיגה הסלולרית שלהן מוגבלת. בדיקות טעונות, לעומת זאת, מדגימות מסיסות משופרת ואינטראקציה טובה יותר עם ממברנות תא. בדיקות המכילות קבוצות הידרוקסיל משפרות עוד יותר את קשרי המימן ואת אינטראקציות השומנים, מה שהופך אותן ליעילות במיוחד לחקר התנהגות הממברנה.
בנוסף, כמה גרסאות של בדיקות CND הן רגישות ל-pH, מה שמאפשר לחוקרים לעקוב אחר תנועת הכולסטרול באברונים עם חומציות משתנה, כגון ליזוזומים וטיפות שומנים. בהשוואה לבדיקות כולסטרול מסורתיות, כלים אלה מציעים תכונות פלואורסצנטיות מעולות ומעקב מדויק יותר אחר דינמיקת הכולסטרול, ומספקים תובנות מעמיקות יותר לגבי תהליכים תאיים.
"כולסטרול חיוני לתפקוד המוח, אבל חוסר הוויסות שלו יכול להיות גורם מפתח בהתקדמות המחלה", אמר סטוויקובסקי. "הכלים החדשים שלנו מספקים צוהר לאופן שבו כולסטרול משפיע על תהליכים תאיים ועשויים לסייע בזיהוי מטרות טיפוליות למצבים כמו אלצהיימר."
בדיקות הכולסטרול הפלורסנטיות של צוות המחקר מציעות יישומים מעבר לאלצהיימר, עם שימושים פוטנציאליים בביולוגיה של ממברנות, דינמיקה של שומנים ואספקת תרופות. על ידי שילוב של טכניקות ניסוי עם הדמיות ממוחשבות, צוות FAU הניח את הבסיס לפיתוח בדיקות כולסטרול פלואורסצנטי טוב יותר שניתן להשתמש בהן כדי לחקור מגוון רחב של הפרעות הקשורות לשומן.
בדיקות אלו הן כלים מגוונים שניתן להתאים לצרכי מחקר מגוונים, מה שמסמן צעד גדול קדימה בהבנת תפקידו של הכולסטרול בבריאות התא ובמחלות.
מחברי המחקר הם ג'אנג; Vincente Rubio, Ph.D.; ניקולס מקינצ'ק; בראשית פרננדס; דנה בנווידס; דיאנה הררה; וקתרין חימנז; כל בוגרי FAU; והיילי מסה, דוקטורנטית, FAU Stiles-Nicholson Brain Institute; וג'ונתן מיד, בוגר FAU וטכנאי מעבדה.
