Proteiner fångas i kammare, som ser ut som runda behållare. — Proteinfällorna består av kammare på nanoskala och polymerer som bildar portar ovanför. Illustration: Julia Järlebark/Chalmers

Pyttesmå proteinfällor kan ge svar om sjukdomar

20 november 2023
Artikel från Chalmers tekniska högskola
Ämne: Hälsa & medicin

Vid alzheimer och ALS bildas klumpar av proteiner. Nu har forskare utvecklat en metod där proteinerna fångas in i en nanofälla för att studeras. Förhoppningen är att bättre förstå skadliga mekanismer i sjukdomarnas tidiga fas.

Proteiner som bildar klumpar i kroppen ligger bakom ett stort antal sjukdomar, till exempel ALS, alzheimer och parkinson.

En bättre förståelse för hur dessa klumpar bildas skulle kunna leda till effektiva sätt att lösa upp dem på ett tidigt stadium − eller till och med förhindra att de bildas.

Idag finns olika tekniker för att studera de senare stadierna i förloppet, när klumparna blivit stora och bildat långa kedjor. Men hittills har det varit svårt att följa den tidiga utvecklingen när de fortfarande är mycket små.

Forskare vid Chalmers tekniska har nu utvecklat en metod, en slags fälla, som kan bidra till en lösning på det problemet.

− Vi tror att vår metod har stor potential för att öka förståelse av tidiga och farliga förlopp av ett antal olika sjukdomar och på sikt leda till kunskap om hur läkemedel kan motverka dem, säger kemiforskaren Andreas Dahlin vid Chalmers tekniska högskola.

Proteinerna fångas in − och kan studeras

Forskarna beskriver metoden som världens minsta portar som kan öppnas och stängas genom en knapptryckning. Portarna blir då till fällor som stänger inne proteinerna i kammare på nanoskala.

Proteinerna hindras från att simma i väg. Det innebär att tiden för observation på den här nivån förlängs från en millisekund till upp till en timme. Med den nya metoden kan flera hundra proteiner stängas in i en liten volym.

− Klumparna som vi vill kunna se och förstå bättre utgörs av hundratals proteiner, så ska vi kunna studera dem måste vi kunna stänga in så stora mängder. Den höga koncentrationen i den lilla volymen gör att proteinerna naturligt stöter ihop med varandra vilket är en stor fördel som vår nya metod kan bidra med, säger Andreas Dahlin.

Men metoden måste utvecklas för att tekniken ska kunna användas för att studera förloppen av specifika sjukdomar.

− Fällorna behöver anpassas för att attrahera proteinerna som är kopplade till just den sjukdom man är intresserad av. Det vi jobbar med nu är att planera vilka proteiner som är lämpligast att studera, säger Andreas Dahlin.

Så här fungerar de nya fällorna

Portarna består av så kallade polymerborstar som sitter vid mynningen till nanostora kammare. Proteinerna som ska studeras finns i en vätskelösning och dras till kammarens väggar efter en särskild kemisk behandling.

När portarna är stängda kan proteinerna befrias från väggarna och börja röra sig mot varandra. I fällorna kan man studera enskilda klumpar av proteiner, vilket ger mycket mer information i jämförelse med att studera många klumpar samtidigt.

Klumparna kan till exempel bildas genom olika mekanismer, ha olika storlek och olika struktur. Sådana skillnader kan bara observeras om man analyserar dem en och en. Tiden för analys begränsas i nuläget av hur länge den kemiska markör som de måste förses med för att bli synliga består. I studien har forskarna lyckats behålla synligheten i upp till en timme.