Neuer Biosensor spürt die Zell-Zell-Übertragung des Parkinson-assoziierten ±-Synuklein Proteins auf
Das menschliche Protein alpha-Synuklein (hαSyn) ist ein physiologisches Protein, das vornehmlich in Nervenzellen zu finden ist. Es ist an der Entstehung verschiedener neurodegenerativer Erkrankungen beteiligt, wie der Parkinson-Erkrankung, der Lewy-Body Demenz und der Multisystematrophie. Im Zuge dieser Erkrankungen kann hαSyn größere unlösliche Aggregate (Verklumpungen) bilden, die zu einem Absterben der betroffenen Nervenzellen im Gehirn führen. Neueste Erkenntnisse zeigen, dass diese toxischen Aggregate durch einen Mechanismus von einer Nervenzelle zur nächsten Nervenzelle weiter gegeben werden, die dem bei Prion-Erkrankungen ähnelt. Wie genau dieser Prozess vonstattengeht, wird in der Grundlagenforschung jedoch kontrovers diskutiert.
Göttinger Wissenschaftler*innen des Centers for Biostructural
Imaging of Neurodegeneration (BIN) der Universitätsmedizin Göttingen
(UMG) ist es nun gelungen, einen Biosensor zu entwickeln, mit dem die
Übertragung des h?Syn Proteins nachvollzogen werden kann. In der
kürzlich veröffentlichten Studie beschreiben die Wissenschaftler*innen
unter Leitung von Dr. Felipe Opazo (BIN) und Prof. Dr. Silvio O.
Rizzoli, Direktor des Instituts für Neuro- und Sinnesphysiologie (UMG),
die Entwicklung des Biosensors „Fluoreszierender Reporter für humanes
αSyn“, kurz FluoReSyn.
Die vorgestellten Ergebnisse belegen, dass
der neue Biosensor FluoReSyn ein wertvolles Instrument zur Untersuchung
der Übertragung von menschlichem alpha-Synuklein werden kann, und somit
ein großes Potenzial für die klinische Forschung und Diagnostik
besitzt. Erstmals lässt sich mit dem neuen Biosensor in kultivierten
Nervenzellen und im Tiermodell verlässlich die Übertragung des
hαSyn-Protein beobachten. Der Biosensor ist damit als Werkzeug geeignet,
um molekulare Mechanismen hαSyn-assoziierter neurodegenerativer
Erkrankungen zu entschlüsseln.
Voraussetzung für die Entwicklung
präventiver und therapeutischer Strategien für Synuklein-assoziierte,
neurodegenerative Erkrankungen ist ein grundlegendes Ver-ständnis
derjenigen molekularen Mechanismen, die zur Entstehung und Ausbreitung
der Erkrankungen führen. Die Entwicklung des FluoReSyn Biomarkers bringt
die Erforschung dieser Mechanismen einen großen Schritt voran.
„Die
präsentierten Ergebnisse belegen, dass FluoReSyn ein sehr nützliches
Instrument zur Untersuchung des Übertragungsmechanismus von h?Syn ist.
Nach entsprechender Optimierung wird unser Biosensor sogar als
diagnostischer Marker für αSyn-assoziierte, neurodegenerative
Erkrankungen dienen können“, sagt Dr. Felipe Opazo, Senior-Autor der
Publikation.
Neuer Biosensor FluoReSyn
Bisher
genutzte Nachweisverfahren zum Aufspüren der hαSyn-Übertragung basieren
entweder auf genetischer Manipulation des Proteins oder Vormarkierung
durch fluoreszenzierende Marker. Diese Verfahren stehen in der Kritik,
weil sie die physiologische Struktur des hαSyn Proteins verändern, und
so eine Beeinträchtigung der natürlichen Funktion und gegebenenfalls
auch der Lokalisation dieses Proteins bedeuten können.
Das Team
um Dr. Opazo verwendete Antikörper von Alpakas, die aufgrund ihrer
geringen Größe auch als „Nanobodies“ bezeichnet werden. Versehen mit
einem fluoreszierenden Molekül erhalten sie die einzigartige Fähigkeit,
als „Reporter“ in lebenden Zellen eingesetzt werden zu können. Mittels
dieser Technologie wurde in der vorliegenden Studie der Biosensor
FluoReSyn charakterisiert. Dieser ist in der Lage, den Eintritt von
externen hαSyn-Proteinen (Übertragung) in eine Zelle sichtbar zu machen.
Somit wird es möglich, hαSyn dosisabhängig nachzuweisen. Mit Zellen,
die FluoRe-Syn stabil produzieren, gelang es den Wissenschaftler*innen,
den Übertritt einer übertragbaren Form von hαSyn aus dem Nervenwasser
(Cerebrospinalflüssigkeit) von Parkinson-Patienten nachzuweisen.