Золотые наночастицы раскрывают структуру амилоидных фибрилл

Ученые из EPFL разработали мощный инструмент для визуализации разнообразия амилоидных фибрилл, связанных с болезнью Альцгеймера и другими нейродегенеративными заболеваниями. Прорыв стал возможен благодаря созданию золотых наночастиц, которые в комбинации с криогенной просвечивающей электронной микроскопией (cryo-EM) позволяют быстро получать беспрецедентно четкие изображения фибрилл.

Амилоидные фибриллы — это узлоподобные структуры между клетками мозга, формируемые пептидом амилоид-бета и белком Tau. Эти структуры распространяются по мозгу, перемещаясь от клетки к клетке, что, как считается, ведет к дегенерации нейронов и когнитивным нарушениям.

Известно, что фибриллы могут существовать в различных формах и структурах с разными свойствами. Это разнообразие может объяснять различие клинических симптомов у пациентов. Поэтому его визуализация и корреляция с симптомами имеют ключевое значение для понимания механизмов болезни и разработки терапий.

Решение с помощью золота (наночастиц)

Ученые обнаружили, что амфифильные анионные золотые наночастицы диаметром около 3 нм обладают уникальной способностью эффективно связываться с краем амилоидных фибрилл в гидратированном состоянии. Это облегчает их визуализацию.

Для получения изображений использовалась криогенная просвечивающая электронная микроскопия (cryo-EM). Образец быстро замораживается до очень низкой температуры, что позволяет визуализировать его в "естественном" состоянии без предварительной фиксации или окрашивания.

Сочетание эффективного связывания наночастиц и возможностей cryo-EM позволило получить изображения фибрилл с беспрецедентной четкостью, включая фибриллы, выращенные в лаборатории, и выделенные из посмертных тканей пациентов.

Ключевой вывод: "Наши данные демонстрируют разительное морфологическое различие между фибриллами, произведенными в бесклеточных системах, и фибриллами, выделенными из пациентов. Это подтверждает текущую точку зрения, что физиологическая среда играет главную роль в определении различных типов амилоидных фибрилл", — говорит Франческо Стеллаччи.

Этот метод открывает путь для изучения структурной основы штаммов амилоида и их токсичности, предоставляя мощный инструмент для быстрого анализа морфологического полиморфизма амилоида в сложных образцах.