הטיפול בהפרעות דמנציה כמו אלצהיימר הוא עדיין אחד האתגרים הגדולים ביותר העומדים בפני הרפואה המודרנית. במהלך מחלות נוירודגנרטיביות, חלבונים מסוימים כמו חלבון עמילואיד β מצטברים במוח. הם חשודים כקשורים להתפתחות המחלה, ולכן הם נחשבים יעד מבטיח לגישות טיפוליות.
כבר ידוע שהחלבונים המקופלים בצורה שגויה מתקבצים יחד ליצירת מבנים דמויי סיבים. עם זאת, עדיין לא מובן לחלוטין כיצד נוצרים סיבים אלו. כעת צוות בראשות חוקר Empa Peter Nirmalraj ממעבדת Empa's Transport at Nanoscale Interfaces ומדענים מהאוניברסיטה האירית של לימריק הצליחו להראות כיצד התהליך מתרחש באמצעות טכניקת הדמיה חזקה במיוחד. המיוחד בו: חלק מהסיבים הדקיקים בננומטר מבטיחים ככל הנראה את התפשטות המחלה ברקמת המוח ולכן מכונים "מפיצי-על". החוקרים פרסמו לאחרונה את ממצאיהם בכתב העת המדעי Science Advances.
תת-מין רעיל
תת-המין המוזר הזה של סיבים חלבוניים משך את תשומת לבם של החוקרים בגלל תכונותיו יוצאות הדופן: הקצוות והמשטחים של מה שנקרא סיבים-העל מראים פעילות קטליטית גבוהה במיוחד. אבני בניין חלבון חדשות מצטברות באתרים הפעילים ביותר הללו. כתוצאה מכך נוצרים סיבים חדשים וארוכי שרשרת מאתרי גרעין אלו. החוקרים מניחים שהסיבים מהדור השני הללו מתפשטים בסופו של דבר ויוצרים אגרגטים חדשים במוח.
ההרכב הכימי של חלבון עמילואיד β מקופל שגוי ידוע. המנגנון של האופן שבו אבני הבניין של חלבונים מתאחדים ליצירת סיבים מהדור השני, כמו גם צורתם ומבנהם, לא היה ברור בעבר.
שיטות קונבנציונליות, כמו אלו המבוססות על טכניקות צביעה, יכולות לשנות את המורפולוגיה ואת אתר הספיחה של החלבונים כך שלא ניתן לנתח אותם בצורתם הטבעית".
פיטר נירמלרג', תחבורה בממשקים ננומטריים, EMPA
דיוק חסר תקדים
הטכניקה שבה השתמש חוקר Empa במחקר חדש זה שונה: החלבונים מנותחים ללא שינוי בתמיסת מלח, שמתקרבת הרבה יותר לתנאים הטבעיים בגוף האדם מאשר בשיטות קונבנציונליות. בעזרת מיקרוסקופ הכוח האטומי ברזולוציה גבוהה, ניתן לצלם את הפיברילים, שעובים פחות מ-10 ננומטר, בדיוק חסר תקדים בטמפרטורת החדר. החוקרים הצליחו לעקוב אחר תהליך היווצרות סיבים בזמן אמת, מהרגעים הראשונים ועד 250 השעות הבאות. לאחר מכן הושוו הניתוחים והוספו להם חישובי מודל מולקולרי. זה איפשר את סיווג הפיברילים לתת-אוכלוסיות כגון "מפיץ-על" בהתבסס על מבני פני השטח שלהם. "עבודה זו מקרבת אותנו עוד צעד להבנה טובה יותר כיצד החלבונים הללו מתפשטים ברקמת המוח של מחלת האלצהיימר", אומר חוקר Empa Nirmalraj. הוא מקווה שזה יוביל בסופו של דבר לדרכים חדשות למעקב אחר התקדמות המחלה והליכי אבחון.