Исследователи Университета МИСИС совместно с коллегами из Института молекулярной биологии РАН показали эффективность принципиально нового метода изучения нейрональных клеток. С помощью единственного в России сканирующего ион-проводящего микроскопа с конфокальным модулем ученые выяснили, что из-за болезни Альцгеймера клетки становится жестче, так как на их поверхности образуются скопления так называемых бета-амилоидных агрегатов. С помощью уникальной научной установки сейчас идет тестирование лекарств-кандидатов, которые потенциально могут применяться при терапии болезни Альцгеймера.

Ученые установили, что свойства нейрональных клеток – размер, плотность и упругость – могут указывать на возможное наличие ишемии, травмы, болезни Паркинсона или Альцгеймера. Одной из причин возникновения болезни Альцгеймера является формирование бета-амилоидных агрегатов на поверхности нейронов из-за скопления белков, которые нарушают нормальное функционирование нейронов. Наиболее подходящий подход для изучения формирования этих скоплений – сканирующая ион-проводящая микроскопия. Другие способы изучения нейронов затруднительны из-за того, что можно повредить клетки. Ближайший аналог, с помощью которого было получено большинство результатов по этой проблеме – атомно-силовой микроскоп. Однако его существенный недостаток заключается в сильном воздействии на образцы.

«Мы установили, что у клеток повышается механическая жесткость после формирования бета-амилоидных агрегатов на поверхности клеточной мембраны. При ближайшем рассмотрении можно заметить, что на поверхности нейрона формируется пора. В нее встраиваются бета-амилоидный агрегат, нарушающий нормальный ионный гомеостаз клетки», – отметил инженер научного проекта лаборатории биофизики НИТУ МИСИС Василий Колмогоров.

В новом исследовании удалось охарактеризовать структуру бета-амилоидных агрегатов и определить жесткость нейрональных клеток. Это важно для изучения цитоскелета – каркаса клеток, который придает им определенную форму и позволяет сопротивляться внешнему давлению. Цитоскелет и механические свойства важны для передачи сигналов в центральной нервной системе. В случае их нарушения возникают когнитивные расстройства.

Чтобы определить, как бета-амилоидные агрегаты влияют на активные формы кислорода (АФК), применена технология платиновых наноэлектродов. С их помощью было замечено, что если бета-амилоид находится на поверхности клетки, то уровень АФК сильно возрастает. Это означает, что наличие амилоидных бляшек на поверхности мембраны клетки влияет на уровень окислительного стресса, что может привести к гибели клетки. Подробно результаты исследования описаны в журнале ACS Analytical Chemistry (Q1).

«Эта работа может стать базой для дальнейших исследований по определению способности вещества оказывать на клетку токсическое воздействие. Разработанная методика обеспечивает возможность тестирования новейших препаратов, направленных на терапию нейродегенеративных заболеваний, на клеточном уровне», – сказал заведующий лабораторией биофизики НИТУ МИСИС, к.ф.-м.н. Александр Ерофеев.

Работа поддержана Минобрнауки России. Тематика исследований направлена на решение задач программы «Развитие масштабных научных и научно-технологических проектов по приоритетным исследовательским направлениям» национального проекта «Наука и университеты».

Университет науки и технологий МИСИС – ведущий вуз страны в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов. Опираясь на вековые традиции признанных в России и мире научных школ, современные образовательные технологии, университет ставит перед собой задачу внести максимальный вклад в развитие экономики за счет прорывных разработок и качественной подготовки специалистов. В научно-исследовательской деятельности Университет МИСИС концентрируется на таких приоритетных направлениях, как металлургия, горное дело, материаловедение, квантовые технологии, биоматериалы и биоинженерия, альтернативная энергетика, аддитивные и информационные технологии.

В вузе действует порядка 45 научно-исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. В состав университета входит 7 институтов и 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом. В вузе более 23 000 обучающихся, 25% студентов – граждане 86 стран. Университет МИСИС сотрудничает более чем с 1600 крупнейшими компаниями России и мира – лидерами в своих отраслях. Официальный сайт вуза – https://misis.ru/.

Новость предоставлена на безвозмездной основе.