Sinirbilimde Aptamer Uygulamaları Bölüm 3

3.2.2. PD Terapötikleri

Parkinson hastalığının (PD) semptomlarını hafifletmek için, nanomolar aralıkta (2,4 nM ve 3,1 nM) Kd değerlerine sahip, insan -syn'e özel iki 58-nükleotid uzunluğunda DNAaptamer seçildi.

Parkinson hastalığı, esas olarak uzuvlarda sertlik, titreme ve hareket bozukluklarıyla kendini gösteren, ancak aynı zamanda hastanın hafızasını da etkileyebilen, kronik ve ilerleyici bir nörolojik hastalıktır. Ancak olumsuzluklara kapılmamalıyız çünkü Parkinson hastalığı olan kişilerde hafızayı iyileştirmeye yardımcı olacak çeşitli yollar vardır.

Birincisi, fiziksel egzersiz Parkinson hastalığı olan kişilerde bilişsel yetenekleri ve düşünme becerilerini geliştirmenin etkili bir yoludur. Çalışmalar, orta düzeyde egzersizin Parkinson hastalığı olan hastalarda bilişsel yetenekleri ve çalışma hafızasını geliştirmeye yardımcı olabileceğini göstermiştir. Bunun nedeni, egzersizin kan dolaşımını ve oksijen tedarikini teşvik edebilmesi, böylece beyindeki nöronların sayısını ve bağlantılarını arttırabilmesi ve nöronların "plastisitesini" güçlendirerek hafızayı geliştirebilmesidir.

İkincisi, uyku kalitesinin arttırılması Parkinson hastalarında hafızayı da geliştirebilir. Uyku, beynin anıları pekiştirmesi ve ayarlaması için kritik bir dönemdir ve Parkinson hastalığı olan kişiler sıklıkla uykusuzluk yaşarlar. Bu nedenle, yatmadan önce sessiz ve rahat bir ortam yaratmak ve düzenli bir uyku programını sürdürmek, daha iyi dinlenmeyi ve daha iyi hafıza performansını destekleyebilir.

Ayrıca Parkinson hastalığı olan kişiler, liste yapma ve not alma gibi hafızayı güçlendiren teknikleri de değerlendirebilir. Bu teknikler, Parkinson hastalığı olan kişilerin hafıza görevlerini ve bilgilerini daha iyi yönetmelerine yardımcı olarak daha iyi hafıza performansına yol açabilir.

Son olarak Parkinson hastalığı olan kişilerin sosyal etkinliklere ve grup etkinliklerine katılmaları da teşvik edilmelidir. Bu deneyimler hastaların zihinlerini aktif ve canlı tutmalarına, özgüvenlerini ve özsaygılarını geliştirmelerine ve dolayısıyla Parkinson hastalığının hafıza sorunlarıyla daha iyi başa çıkmalarına yardımcı olabilir.

Genel olarak, Parkinson hastalığı hafıza yeteneğini etkileyebilse de, fiziksel egzersizi teşvik etmek, uykuyu iyileştirmek, hafıza becerilerini uygulamak ve aktif bir sosyal hayata sahip olmak için doğru yaklaşımı benimsemek, hastaların hafızasını ve bilişsel işlevlerini geliştirmelerine yardımcı olabilir. Ve hayata karşı olumlu bir tutum sergileyin. Belleği geliştirmemiz gerektiği görülebilir ve Cistanche Deserticola hafızayı önemli ölçüde geliştirebilir, çünkü Cistanche Deserticola aynı zamanda asetilkolin ve büyüme faktörlerinin seviyelerini arttırmak gibi nörotransmitterlerin dengesini de düzenleyebilir. Bu maddeler hafıza ve öğrenme için çok önemlidir. Ayrıca Cistanche Deserticola kan akışını iyileştirebilir ve oksijen dağıtımını destekleyebilir, bu da beynin yeterli besin ve enerji almasını sağlayarak beyin canlılığını ve dayanıklılığını artırır.

Belleğinizi geliştirmenin yollarını bilin'e tıklayın

Bu aptamerler in vitro agregasyonu etkili bir şekilde azalttı ve -syn'in hücre içi bozunması her iki aptamer tarafından arttırıldı. Bu proteinin aşırı ekspresyonundan kaynaklanan mitokondriyal fonksiyon bozukluğu ve hücresel kusurlar sonuç olarak kurtarılmıştır [107].

Aynı grup bu aptamerlerin in vivo etkisini araştırdı. Aptamerleri BBB boyunca taşımak için, aptamerleri yüzeyde eksprese edilen nörona özgü kuduz viral glikoprotein (RVG) peptidleri ile eksozomlar halinde paketlediler.

Bir fare modelinde -syn birikiminin ve nöropatolojik ve davranışsal eksikliklerin azaldığını ve motor bozuklukların düzeldiğini gözlemlediler [108]. Her ne kadar bu çalışma aptamerlerin terapötik potansiyelini vurgulasa da, -syn'in yanı sıra DJ-1, LRRK2, DRP-1 ve Rab GTPazlar gibi PD ile ilişkili diğer proteinleri hedeflemek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.

3.3. Multipl skleroz

Multipl skleroz (MS), beyin ve omurilikteki nöron aksonlarını çevreleyen miyelin kılıflarının tahrip olduğu otoimmün bir hastalıktır. Hastalığın ilerlemesi son derece öngörülemezdir ve sonraki aşamalarda tedaviye refrakterdir.

Hastalığın karakteristik patolojileri, oligodendrositler ve nöronal hücre dejenerasyonuyla sonuçlanan mikroglia ve astrositlerin anormal aktivasyonudur.

Hastalığın etkili bir tedavisi ya da tanısı bulunmamakla birlikte dünyadaki MS hastalarının sayısı 2,5 milyonun üzerindedir (109). MS'in ilerlemesini erkenden tanımlayabilecek spesifik biyobelirteçler mevcut değildir, anti-inflamatuar tedaviler başarısızlıkla karşı karşıya kalmıştır ve bunlar yalnızca nüksetmeleri engellemektedir.

3.3.1. MS Teşhisleri

Teşhis sorununa potansiyel bir çözüm, BOS'ta 1000'den fazla proteini ölçmek için modifiye DNA aptamerleri (SOMAscan®) kullanan MS hastaları ve kontrol grubu olarak sağlıklı gönüllüler üzerinde yapılan bir çalışmadan geldi.

431 deneğin yaklaşık yarısı bir eğitim seti olarak, diğer yarısı ise belirlenen biyobelirteç kümelerinin tahmin yeteneğini test etmek için bir doğrulama seti olarak kullanıldı. Bu kör tarama, astrosit kümesi 8'i (SERPINA3, MMP7, CLIC1 ve GZMA) ve mikroglial küme 2'yi (TNFRSF25 ve DSG2) MS'te yükselmiş ve MS ciddiyeti ile önemli ölçüde ilişkili olarak tanımlamıştır [110].

Astrosit kümesi 8 proteinleri, nörotoksik (A1) astrositlerle ilişkili olduğu bildirilen proteinlerle örtüştü ve inflamatuar bir uyarı olan lipopolisakarite yanıt olarak primer periferik kan mononükleer hücreleri tarafından in vitro olarak salgılandığı gösterildi. Bir otoimmün bozukluk olduğundan, sorumlu otoantikorların varlığı demiyelinizasyon da MS tanısına temel teşkil edebilir.

İnsanlık dışı MS serumuyla ilgili otoantikorları tespit etmek için biyolüminesans katı fazlı sandviç tipi bir mikro tahlil tarif edildi. Bu tahlil iki RNA aptamerine özgü formyelin bazik protein otoantikorları arasındaki bir sandviçe dayanır; bir aptamer bir yüzeye bağlanır ve diğeri raportör olarak fotoprotein obeline bağlanır.

Testin uygulaması MS hastalarından alınan 91 serum örneğini içermiş ve sağlıklı bireylerden alınan 86 serum örneğiyle karşılaştırılmıştır. 0.87 eğrisinin altındaki alana sahip alıcı-operatör eğrisine dayanarak, klinik eşik değeri %64 duyarlılık ve %94 özgüllük olarak tanımlandı.

%96'lık negatif öngörü değeri (NPV) ve 10,96'lık olasılık oranı, bu testin MS testi için tanısal değerini desteklemektedir [111].

3.3.2. MS Tedavileri

Doğal IgM antikorlarının oligodendrositlere bağlanmasının, farede CNS lezyonlarının remiyelinasyonunu teşvik ettiği gösterilmiştir [112]. Ancak IgM antikorlarının boyutları, karmaşıklıkları ve immünojeniteleri nedeniyle MS'in tedavisinde in vivo kullanımı sınırlıdır.

Bu nedenle miyeline özgü ve terapötik remiyelinasyon için kullanılma potansiyeline sahip küçük moleküllerin keşfedilmesi büyük ilgi görmektedir. Bu amaçla, bir40-nükleotid DNA aptameri olan LJM-3064 tanımlandı.

Peritoneal enjeksiyonu, farelerde CNS lezyonlarında remiyelinasyonun desteklenmesiyle sonuçlandı. LJM3064'ün guanozin açısından zengin bir dizi oluşturan bir G-dörtlü kompleksine sahip olduğuna dikkat etmek önemlidir. Başka bir çalışmada, aynı LJM-3064 aptameri karboksilik asit ile işlevselleştirildi ve eksozom yüzeyinin amin gruplarına konjuge edildi.

Bu konjugasyonun, miyelin kılıfı oluşumunda önemli bir rol oynayan bir tür glial hücre olan oligodendrositlerin çoğalmasını desteklediği gösterilmiştir. Hücreler dişi farelere uygulandığında inflamatuar yanıt baskılandı ve CNS'deki lezyonlar azaldı.

Sistem, LJM{0}}aptamerlerinin [113] yardımıyla MS'in ciddiyetini yönetmek için etkili bir klinik gerçekliğe sahip yeni bir yaklaşım sağlar. Dolayısıyla LJM-3604, MS tedavisi için monoklonal antikorlara bir alternatif olabilir [114,115].

3.4. Amyotrofik Lateral Skleroz

Reseptör ekspresyon seviyelerinin düzensizliği veya değişimi çeşitli hastalıklarda gösterilmiştir. Amiyotrofik lateral skleroz (ALS) ile ilişkili anormal şekilde aktive olan AMPA reseptörleri, ALS tedavisi için potansiyel ilaç adaylarıdır.

GluR2Q flip AMPA reseptörüne karşı yetiştirilen RNAaptamer AN58, reseptörü rekabetçi bir şekilde inhibe etti. Nanomolar afinitesi mevcut en iyi rekabetçi inhibitörlerden biri olan NBQX'ten daha iyidir. AN58, tüm AMPA reseptör alt birimleri arasında GluR2'ye karşı en yüksek afiniteyi ve GluR4 için daha yüksek seçiciliği gösterdi. Kısaca AN58, GluR2 AMPA reseptörlerinin nM afinitesine sahip potansiyel bir inhibitördür [116].

ALS patolojisinin bir başka özelliği de TAR DNA bağlayıcı protein 43'ün (TDP-43) toksik birikimidir. TDP-43'nin RNA ile etkileşimi, RNA transkripsiyonunun, eklenmesinin, taşınmasının ve translasyonunun düzenlenmesiyle sonuçlanır. Zacco ve ark. TDP-43'nin yerel ortaklarının toplanmasını engellemek için kullanılabileceğini gösterdi.

Bu inhibisyon, uzunluğa bağlı bir şekilde meydana gelir, böylece daha kısa oligolar, uzun olanlardan daha iyi bir şekilde toplanmaya müdahale eder. Çalışmaları, yeni bir terapötik yaklaşım olarak uyarlanabilecek doğal bir etkileşimi kullanarak protein çözünürlüğünü arttırma olasılığını göstermektedir [117].

3.5. Huntington Hastalığı

Huntington hastalığı (HD), motor ve bilişsel işlevleri bozan tedavi edilemeyen kalıtsal bir ND'dir. Huntingtin (HTT) proteini nöron gelişimi için gereklidir; ancak bazı mutasyonlar HD patolojisinin gelişmesine yol açar. CAG tekrarlarının sayısındaki artışlar, HTT'nin poliglutamin uzantısının uzamasına neden olur ve onu, HD'ye neden olan atoksik proteine ​​dönüştürür.

AD ve PD'ye benzer şekilde, protein agregasyonunun inhibisyonu, HD ilerlemesini yavaşlatmak veya durdurmak için umut verici bir stratejidir [118]. Daha önce bahsedildiği gibi, düşük ila nonimmünojenik ve toksik olmayan aptamerler, protein-protein etkileşimine müdahale etmek ve bu tür hastalıklarda toksik protein toplanmasını engellemek için güçlü adaylar olarak ortaya çıkar. Monomerik mHTT'ye (51Q-HTT) karşı yüksek afiniteli RNA aptamerleri seçildi ve in vitro olarak toplanmasını etkili bir şekilde engeller.

Bu inhibisyon, kırmızı kan hücrelerindeki (RBC'ler) oksidatif stresi azalttı ve lipozomlardan tiyoflavin kaynaklı floresans sızıntısının azalmasıyla ilişkilidir.

Aptamerlerin varlığı, bir endositotik kusuru kurtardı ve Huntington'un bir maya modelinde toplanmış mHTT tarafından gliseraldehid-3-fosfat dehidrojenazın tutulmasını bloke etti. Bu aptamerlerden bazıları patojen olmayan 20Q-HTT'yi tanımadı ve bazıları mayanın çözünür fraksiyonundaki mHTT sayısını arttırdı.

Birlikte eksprese edildiğinde, iki başarılı aptamer, agregasyonu inhibe etme etkinliğini arttırdı ve hücre sağkalımını iyileştirdi. Bu çalışma aptamer kullanmanın HD'nin seyrini yavaşlatmak için geçerli bir strateji olabileceğini ima etmektedir [119].

Poligamyamil uzantıları HTT 3D yapısında, aktivitesini değiştiren hafif değişikliklere neden olur. Etkilenen yapının protein üzerindeki bu uzatılmış bölgeyi kullanarak dolaylı modülasyonu, tedaviye alternatif bir yaklaşım sağlayabilir.

mHTT'yi bağlayan G-dörtlü oluşturucu DNA aptamerleri (MS1'den MS4'e), HD'li bir bireyden alınan nöronal progenitör hücrelerdeki (NPC'ler) policombrepresif kompleks 2'nin (PRC2) bazal histon H3 lizin 27 trimetilasyon (H3K27me3) aktivitesinin mHTT ile aktivasyonunu önemli ölçüde azalttı. ancak sağlıklı bir bireyin NPC'lerinde değil [120].

Bu çalışmayla, DNA aptamerleri mHTT'yi öncelikli olarak hedeflemek ve aktivitesini modüle etmek için başarılı bir şekilde uygulandı. Bu iki örnek, mHTT toksisitesinin etkili tedavilerine yönelik yeni yapı bazlı yaklaşımlar sağlar.

3.6. Prion Hastalığı

Bulaşıcı süngerimsi ensefalopatiler (TSE'ler), ECT memelilerini etkileyen bir tür nörodejeneratif bozukluktur. Bu hastalıklarla ilişkili patolojik ajan, yanlış katlanmış prion proteinidir (PrP).

Hücresel PrP'yi (PrPC) patojenik bir konformere (PrPSc) dönüştüren yapısal değişikliklerle sonuçlanan moleküler mekanizma(lar) yalnızca kısmen anlaşılmıştır; en yaygın hipotez, bir katalizör görevi gören moleküler bir kofaktörün PrPC'den geçişi desteklediğidir. PrPSc'ye [121]. PrP'nin farklı formları için üç G-dörtlü-oluşturucu aptamer dizisi tanımlandı [122].

Bu dörtlülerin PrP'ye karşı yüksek afinite ve özgüllüğe sahip olduğu (Kd: 62 nM-630 nM) ve PrPSc oluşumunun erken aşamasını taklit eden PrP-oligomeri için zayıf bir afiniteye sahip olduğu bildirildi. ITC, SPR ve CD spektroskopisi dahil olmak üzere çeşitli analizlerle, PrP'ye yönelik yüksek afiniteli bağlanma, dörtlü bir yapıyla ilişkilendirildi ve aptamer bağlanması için PrP terminal alanları gerekliydi.

Bu çalışma aynı zamanda etkileşimleri üzerine nükleik asit ve proteinin karşılıklı olarak çözüldüğüne dair kanıt sağladı. PrP'nin dörtlü sarma aktivitesi, doğası gereği yapılandırılmamış N-terminal alanı tarafından gerçekleştirildi ve DNA'lar, PrP yapılandırılmış C-terminal alanının açılmasını destekledi.

3.7. Beyin Tümörleri

Beyin tümörleri en ölümcül kanser türleri arasındadır. Örneğin, glioblastoma (bir tür beyin kanseri) tanısı konulan yetişkinlerin yaklaşık üçte ikisi iki yıl içinde hayatını kaybeder. Beyin tümörleri aynı zamanda tüm pediatrik katı tümörler arasında en sık görülen ve öldürücü olanıdır.

Bu tümörlerden kurtulan çocuklar sıklıkla ameliyatlar ve kemoterapiler gibi gerekli tıbbi müdahalelerin uzun vadeli sonuçlarından da muzdariptir. Gliomalar (glioblastoma, ependimomalar, astrositomlar ve oligodendrogliomalar) beynin tüm primer malign tümörlerinin neredeyse %80'ini oluşturur.

Glioblastoma multiforme (GBM), erişkinlerde tüm beyin tümörlerinin neredeyse %60'ını oluşturan primer astrositomun en sık görülen tipidir [123]. GBM'nin bir varyantı olan Gliosarkom, metastatik beyin tümörünün oldukça agresif, kötü huylu bir formudur.

Gliosarkomu diğer GBM'lerden ayırmak için tümör morfolojisine dayalı teknikler (örn. MRI, histopatoloji biyopsisi) kullanılmasına rağmen, bu agresif hastalığın erken tanısı hala yetersizdir ve tanı sonrası hastaların hayatta kalma süresi genellikle bir yıldan azdır.

Ayrıca GBM'ye yönelik radyoterapi, kemoterapi ve bunların kombinasyonları gibi geleneksel tedavi yöntemleri de etkili değildir. Tümör hücrelerinin anormal aktivitesi ve bunların kemoterapi ve radyoterapiye direnci, GBM'nin yüksek ölüm oranının ana nedenleridir [124].

Bu nedenle, GBM hücre aktivitesinin inhibisyonu ve radyosensitivitenin arttırılması yoluyla erken tanı ve tedavi için gliosarkomu hedef alan spesifik moleküllerin keşfedilmesi önemli bir ilerleme olacaktır [125].

3.7.1. Beyin Görüntüleme

Beyin tümörlerinin tedavisi, KBB'nin seçici geçirgenliği nedeniyle klinisyenler için zorludur [126]. BBB, beyin dokusuna moleküler geçişi kontrol eden ve merkezi sinir sistemini (CNS) sabit bir durumda tutmak için birçok molekülün girişini önleyen özel endotelyal hücrelerden oluşan bir katmandan oluşur.

BBB'ye nüfuz etmek için çeşitli teknikler geliştirilmiştir. İnvazif teknikler, ultrason, ozmotik veya kimyasal tedaviler gibi teknikler kullanılarak KBB'nin fiziksel olarak kırılmasına dayanır. Öte yandan, invaziv olmayan teknikler, KBB bütünlüğünü bozmaz ancak KBB'yi geçebilecek kimyasallar kullanır [127]. Görüntüleme, beynin özelliklerinin invaziv prosedürler olmadan gözlemlenmesine olanak tanır.

Beyin görüntülemedeki yeni gelişmeler, öğrenme ve hafıza için önemli olan farklı bölgeler arasındaki dinamik bağlantı modellerinin araştırılmasına olanak sağlıyor. Beyin görüntüleri beyinle ilgili hastalıklar hakkında bilgi sağlar ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI), fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) ve pozitron emisyon tomografisi (PET) dahil olmak üzere çeşitli tekniklerle oluşturulabilir [128].

MR, canlı organizmaların invaziv olmayan üç boyutlu görüntülerini sağlayan etkili bir tekniktir. Görüntü kontrastını sağlamak için genellikle gadolinyum (Gd3+) komplekslerine dayanan kontrast maddeleri kullanılır. Belki de ilk spesifikMRI kontrast maddesi olan DOPTA-Gd, Ca2+'ya, Gdrelaxivity'nin bir MRI sinyali olan T1 sinyalindeki bir değişiklikle yanıt verir. O zamandan beri diğer iyona özgü kontrast maddeleri geliştirilmiş olmasına rağmen [129], bunlar hala mevcuttur ve küçük moleküllerin görüntülenmesini mümkün kılan daha fazla kontrast maddesine ihtiyaç vardır.

Gd'nin T1 relaksivitesi, Gd'ye bağlı molekülün moleküler kütlesinin bir fonksiyonu olan dönme korelasyon süresi ile değişir. Nükleik asit aptamerleri bu amaç için kullanılma potansiyeline sahiptir çünkü bir tamamlayıcı ile hibridizasyon, aptamer hedefinin bağlanmasıyla değiştirilebilir.

Örnek olarak, adenozin aptamer streptavidine bağlandı ve Gd'ye bağlanan daha kısa bir tamamlayıcı oligonükleotid ile hibritlendi. Adenozinin varlığında aptamer hedefi etrafında yeniden katlandı ve tamamlayıcı Gd-oligonükleotidden ayrıldı.

Böylece, Gd büyük (~70 kDa) bir molekülle ilişkili olmaktan küçük (~4 kDa) bir moleküle doğru kaymıştır ve bunun sonucunda relaksivitede azalma ve bunun sonucunda T1'de artış meydana gelmiştir [130].

For more information:1950477648nn@gmail.com