Memóriát javító kemogenetikai terápia

A Science Advances folyóiratban november 15-én jelent meg a római Università Cattolica del Sacro Cuore kutatóinak cikke, amelyben a LIMK1 fehérje kemogenetikai kontrolljával jelentős memóriajavulást értek el időskori demenciában szenvedő állati modellszervezetekben.

A kutatók a LIMK1 protein-kináz fehérjét tanulmányozták, amely normális esetben aktív az agyban, és kulcsszerepet játszik a memóriában. A fehérjéhez egy olyan “molekuláris kapcsolót” csatlakoztattak, amely egy gyógyszer (rapamicin) beadásával aktiválódik, így a dendritnyúlványok tartós megnagyobbításával, megőrzésével a szinaptikus plaszticitás megtartható. A LIMK1 fehérje döntő szerepet játszik a neuronok szerkezeti változásainak meghatározásában, nevezetesen a dendritikus nyúlványok kialakulásában és maturációjában, amelyek fokozzák az információátvitelt az ideghálózatokban, és döntő fontosságúak a tanulási és emlék-előhívási folyamatokban.

Prof. Claudio Grassi, a tanulmány vezető szerzője kifejtette: “A memória egy összetett folyamat, amely magában foglalja a szinapszisok - a neuronok közötti kapcsolatok - módosulását bizonyos agyterületeken, például a hippokampuszban. Ez a jelenség, amelyet szinaptikus plaszticitásnak nevezünk, a szinapszisok szerkezetében és működésében bekövetkező változásokat foglalja magában, amelyek akkor következnek be, amikor egy idegi hálózat aktiválódik, például érzékszervi tapasztalatok hatására. Ezek a tapasztalatok elősegítik a számos fehérjét magában foglaló összetett jelátviteli útvonalak aktiválódását. Ezen fehérjék közül néhány különösen fontos a memória szempontjából, sőt e fehérjék csökkent expressziója vagy módosulása a kognitív funkciók megváltozását okozza. Az egyik ilyen fehérje a LIMK1. Vizsgálatunk célja ezen fehérje aktivitásának szabályozása volt. A LIMK1 gyógyszeradagolás útján megvalósított direkt kontrolljával képesek vagyunk elősegíteni a szinaptikus plaszticitás megőrzését.”

Az innovatív kemogenetikai kezelési stratégiának a kulcsa az volt, hogy a kutatók módosították a LIMK1 fehérjét egy olyan molekuláris kapcsoló (uniRapR domén) beillesztésével, amely lehetővé tette, hogy rapamicin adagolásával a fehérje a hatóanyag beadását követően aktiválódjon.

Az időskori kognitív hanyatlásban szenvedő állati modellszervezetekben a terápia alkalmazása jelentős memóriajavulást eredményezett. Ez a kezelési megközelítés lehetővé teszi a szinaptikus plaszticitással asszociálható folyamatok, közvetetten a memória manipulálását, valamint megnyitja az utat olyan további fehérjék kifejlesztése előtt, amelyek forradalmasíthatják a neurológiai kutatásokat és a neurodegeneratív betegségek modern terápiáit.

A kutatók a következő lépésben a kezelés hatékonyságát a memóriafunkciók romlásával járó neurodegeneratív betegségek állati modelljeiben tesztelik majd, mint amilyen az Alzheimer-kór, és ezt követően indulhatnak majd el a humán klinikai vizsgálatok.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Neuroscientists engineer a protein that enhances memory to respond to anti-aging drug

Engineering memory with an extrinsically disordered kinase

Irodalmi hivatkozás:

Cristian Ripoli et al, Engineering memory with an extrinsically disordered kinase, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adh1110. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adh1110