Ученые из СПбГУ создали новую теорию диффузионных экспериментов ЯМР для изучения амилоидных фибрилл — ключевых факторов, провоцирующих различные формы деменции. Результаты исследования описаны в статье, опубликованной в научном журнале Angewandte Chemie.
Болезнь Альцгеймера — это распространенное нейродегенеративное заболевание, при котором происходит постепенная гибель нейронов, как следствие, возникает деменция. Известно, что в мозге таких пациентов образуются бляшки, состоящие из амилоидных фибрилл — особых нитевидных образований, формируемых амилоидными белками.
В структурных особенностях амилоидных отложений ученые разобрались лишь недавно, а более детальное изучение процесса затруднено, отчасти потому, что в тканях мозга амилоидные фибриллы сосуществуют с другими структурными формами амилоидогенного белка, часть из которых служит «зародышами» для построения новых фибрилл. Анализировать такую смесь очень сложно, т.к. при исследовании, например, методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) получается множество спектров, которые отражают все состояния белка.
Поэтому ученые пытаются разделить спектральные сигналы фибрилл и сопутствующих им других структурных форм. Чаще всего для этого использовался т.н. «диффузионный фильтр». Это специальный ЯМР-эксперимент, позволяющий отделять сигналы от тяжелых фибрилл и остальных компонентов.
Однако после того, как около 10 лет назад оксфордские ученые опубликовали две статьи, в которых возможность реализации такого фильтра была поставлена под сомнение, исследования в этой области прекратились. Авторы статей утверждали, что движение фибриллы может оказаться быстрее движения мономера из-за того, что при повороте линейная скорость на его концах становится достаточно высокой. Из-за этого различить разогнавшиеся элементы невозможно.
Ученые СПбГУ проверили этот тезис и опровергли его, а также создали новую теорию диффузионного эксперимента ЯМР. Они описали суть явления тремя методами: аналитическим, численным и методом Монте-Карло, получив идентичные результаты, доказывающие верность Исследователи на практике доказали, что использование диффузионного фильтра в образцах, содержащих амилоидные фибриллы, возможно — им удалось получить спектр фибрилл, «очищенный» от прочих спектральных сигналов.
Еще несколько десятилетий назад ученые плохо понимали, что происходит в мозге человека при наступлении деменции, но новые методы исследования позволили им узнать о существовании амилоидных отложений и их структуре. Новая теория и ее доказательство — это вклад в массив фундаментальных знаний, на который опираются медицинские химики, когда ведут поиск новых лекарств.
