Forscher beobachten infektiöse Prion-Proteine ​​dringen und sich in Gehirnzellen

Wissenschaftler zum ersten Mal haben Agenten des Gehirn - Verschwendung von Krankheiten beobachtet , die so genannte tragbare spongiforme Enzephalopathien (TSE) , wie sie dringen in eine Nervenzelle und dann entlang drahtartige Schaltungen zu reisen, um Berührungspunkte mit anderen Zellen. Diese Ergebnisse werden Wissenschaftlern helfen, TSE-Erkrankungen besser zu verstehen und zu Möglichkeiten, um zu verhindern oder deren Auswirkungen zu minimieren führen . TSE oder Prionen , gehören Krankheiten Scrapie bei Schafen und Ziegen ; Chronic Wasting Disease in Rehe und Elche ; BSE bei Rindern ; und der Creutzfeldt -Jacob-Krankheit beim Menschen.

Unter der Leitung von Byron Caughey , Ph.D., an der Rocky Mountain Laboratories (RML ) und Marco Prado , Ph.D., an der Universität von Minas Gerais in Belo Horizonte, Brasilien , die Forschung im Labor Kulturen führte das Team Verwendung eines nagetier -adaptierten Form von Scrapie -Protein und Zellen aus dem zentralen Nervensystem der Maus und Hamster Gehirne entnommen. Die Proteine ​​wurden zunächst " Marke " mit Fluoreszenzfarbstoffen , so dass sie leicht verfolgt werden konnte.

Die Arbeiten zeigten auch, dass ein ähnlicher Prozess könnte Handel mit dem Schlüssel plaquebildende Protein in Alzheimer-Krankheit, die nicht eine TSE aber eine andere Art von degenerativen Erkrankungen des Gehirns auftreten , nach Gerald Baron , Ph.D., einer der führenden RML Forscher. RML , in Hamilton , MT, gelegen ist Teil des Nationalen Instituts für Allergien und Infektionskrankheiten (NIAID ) der National Institutes of Health . Der neue Bericht erscheint in der 25. Mai Ausgabe des Journal of Neuroscience .

"Diese Ergebnisse bieten interessante Leads auf die Entwicklung von Therapien, um die Ausbreitung von TSE und möglicherweise andere degenerative Hirnerkrankungen zu stoppen ", sagt NIAID Direktor Dr. Anthony Fauci . "Potentiell kann es möglich sein, die Signalwege, die Prionen zu verwenden, um Zellen , deren Ausgang zu anderen Zellen oder ihre Replikation in den Zellen eindringen blockieren. "

Das sind gerade einige der nächsten Experimenten die RML -Gruppe verfolgt , zusammen mit dem Versuch, die Fluoreszenz- Tracking- Verfahren vom Labor -Zellkulturen zu bewegen, um Mäuse und Hamster leben. Zusammen mit Drs. Caughey , Prado und Baron , andere wichtige Forscher an dem Projekt beteiligt inbegriffen Kil Sun Lee , Ph.D., RML , und ehemalige Mitarbeiter RML Ana Cristina Magalh ? Es , Ph.D., ebenfalls von der Bundesuniversität Minas Gerais.

Dr. Baron erklärt, dass während seiner sieben Jahre bei RML , er und andere haben in Betracht gezogen , wie fluoreszierende Tracking nutzen, um mehr über TSE zu lernen , aber sie kämpfte, um eine effektive Methode , dies zu tun zu entwickeln.

"Als ich mit der Arbeit an TSE , über sie dachte, dass ich als ähnlich intrazelluläre bakterielle Krankheitserreger - etwas, das innerhalb eines tierischen oder menschlichen Wirtszelle repliziert ", sagt Dr. Baron . "Ich möchte wissen, wie ein solches Pathogen bindet an die Wirtszelle , und wie sie eintritt, repliziert und verteilt sich auf andere Zellen . "

Dr. Baron sagt Forscher haben infektiöse Prion-Protein sich durch andere Teile von Tierkörpernbis zum Gehirn verfolgt , aber niemand hatte jemals die Proteinbewegung innerhalb tierischen Gehirnzellen verfolgt. Einer der schwierigsten Aspekte desExperiment , sagt er, wurde die Suche nach einem Weg, um fluoreszenz markieren die TSE Prionproteine ​​, ohne sie zu verändern - und es trotzdem erlauben Forschern, die Prionen zu identifizieren , da sie die Zellen eingedrungen und innerhalb der lang Projektionen zu verbreiten , dass die Nervenzellen zu entwickeln, um Signale an andere Nerven senden Zellen .

"Das war schwierig aus technischer Aspekt , weil der Scrapie- Erreger ist weitgehend eine beschädigte Form eines Wirtszellprotein ", sagte Dr. Baron . "Es kann schwer sein, die beschädigte Prion-Proteins in lebenden infizierten Zellen zu erkennen und es von seinem normalen Gegenstück. "

Er erklärt , dass, sobald die Forscher gelernt, wie man die Prion-Proteine ​​zu markieren , sie zu einer Kultur von Nervenzellen aufgenommen und dann begann sie zu beobachten und die Foto nehmen Bilder mit einem konfokalen Mikroskop . Konfokalmikroskopie verwendet Laserlicht zu viele dünne Abschnitte einer fluoreszierenden Probe abzutasten , was zu einem sauberen dreidimensionalen Bildes . Die mühsame Arbeit der Analyse und Entschlüsselung über 1.000 verschiedene Bilder in erster Linie gehörte Dr. Magalh es - wer eine Datei Schublade mit CDs mit mikroskopischen Bildern gefüllt. Der Aufwand führte zu markanten Fotos, die , wenn sie in ein Videoformat setzen , zeigen Prion-Protein , die innerhalb Zellen , dann auf schmalen Zell Projektionen genannt Neuriten und schließlich in der Nähe mit benachbarten Zellen .

Andere Bereiche, die Forschungsgruppe plant, zu erkunden sind

- Genau dort, wo innerhalb von Nervenzellen ist Scrapie-Infektion auftreten , und wie kommt es dazu?

- Wie und warum große Massen von infektiösen Prion-Protein zu befestigen an Wirtszellen und werden in kleinere Einheiten aufgebrochen , so dass sie das Zellinnere eindringen ?

- Welche Arten von chemischen Nachrichten zwischen Neuriten von einer Zelle zur anderen , die infektiöse Prionen , um zwischen Zellen übertragen ermöglichen geschickt ?

- Was passiert mit dem infektiösen Prion-Protein , sobald es zu einer anderen Zelle übertragen ?

- Wie viele verschiedene mögliche Wege , die in Zellen führen bestimmen, was mit Prion-Protein ; Einige Wege könnte , um die Verdauung von der Zelle führen , andere führen zu übertragen - und vermutlich Infektion - in benachbarten Zellen .

"Das war ziemlich erstaunlich - sicherlich ein neuer Ansatz für unser Gebiet ", sagt Dr. Baron .

NIAID ist eine Komponente von den National Institutes of Health , einer Agentur des US Department of Health and Human Services . NIAID unterstützt Grundlagen und angewandter Forschung zur Verhütung, Diagnose und Behandlung von Infektionskrankheiten wie HIV / AIDS und andere sexuell übertragbare Infektionen . Grippe . Tuberkulose . Malaria und Krankheit von potenziellen Agenten durch Bioterrorismus . NIAID unterstützt auch die Forschung über die Transplantation und Immun -Erkrankungen , darunter Autoimmun-Erkrankungen , Asthma und Allergien.

Referenz: A Magalh es et al ? . Aufnahme und neuritischen Transport von Scrapie- Prion-Protein mit einer Infektion von neuronalen Zellen zusammenfallen . Das Journal of Neuroscience 25 (21): 5207-16 (2005). DOI: 10,1523 / JNEUROSCI.0653-05.2005 .

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