Команда из Кембриджского университета, Университетского колледжа Лондона, Института Фрэнсиса Крика и Политехнического университета Монреаля разработала мощный подход к визуализации, который позволяет ученым визуализировать, подсчитывать и сравнивать скрытые белковые кластеры в тканях мозга человека, вызывающие болезнь Паркинсона. Один из исследователей описал этот прорыв как «возможность видеть звезды средь бела дня». Результаты данной работы были опубликованы в журнале «Nature Biomedical Engineering».

В то время как существующие препараты могут облегчить такие симптомы, как тремор и скованность, ни одно из них не может остановить или замедлить прогрессирование заболевания и число пациентов с болезнью Паркинсона ежегодно растет. 

На протяжении более ста лет врачи определяли болезнь Паркинсона по наличию больших белковых отложений, известных как тельца Леви. Тем не менее, исследователи долгое время считали, что более мелкие олигомеры на ранних стадиях могут на самом деле вызывать повреждение клеток мозга. До сих пор эти микроскопические структуры, длиной всего в несколько нанометров, было невозможно наблюдать.

«Тельца Леви являются отличительной чертой болезни Паркинсона, но они, по сути, говорят вам, где была болезнь, а не где она находится сейчас», — сказал один из руководителей исследования, профессор Стивен Ли из Кембриджского химического. «Если мы сможем наблюдать болезнь Паркинсона на самых ранних стадиях, это расскажет нам гораздо больше о том, как болезнь развивается в мозге и как мы могли бы ее лечить».

Чтобы достичь этого, исследователи создали метод под названием ASA-PD (Advanced Sensing of Aggregates for Parkinson's Disease). Этот сверхчувствительный метод флуоресцентной микроскопии позволяет обнаруживать и анализировать миллионы олигомеров в посмертных образцах мозга. Поскольку олигомеры настолько малы, их сигнал слабый, но ASA-PD усиливает этот сигнал, уменьшая фоновый шум, что позволяет ученым впервые четко увидеть отдельные кластеры альфа-синуклеина.

Исследователи изучили ткани мозга людей с болезнью Паркинсона и сравнили их с образцами здоровых людей аналогичного возраста. Они обнаружили, что олигомеры присутствовали в обеих группах, но у людей с болезнью Паркинсона кластеры были больше, ярче и гораздо многочисленнее. Эта разница предполагает тесную связь между ростом олигомеров и прогрессированием заболевания.

Команда также идентифицировала уникальное подмножество олигомеров, обнаруженных только у пациентов с болезнью Паркинсона, которые могут представлять собой самые ранние обнаруживаемые признаки заболевания, возможно, появляющиеся за годы до появления симптомов.

«Этот метод не просто дает нам моментальный снимок, он предлагает целый атлас белковых изменений в мозге, и подобные технологии могут быть применены к другим нейродегенеративным заболеваниям, таким как болезнь Альцгеймера и болезнь Хантингтона»,- говорит профессор Люсьен Вайс из Политехнического университета Монреаля. «Олигомеры были иголкой в стоге сена, но теперь, когда мы знаем, где находятся эти иголки, это может помочь нам нацелиться на конкретные типы клеток в определенных областях мозга».

Ученые надеются что преодоление этого технологического барьера позволит понять, почему, где и как формируются белковые кластеры и как это меняет среду мозга и приводит к заболеваниям.