FKKT

Uvod

Alzheimerjeva bolezen je kronična progresivna nevrodegenerativna bolezen, ki prizadene obolele in njihove družine ter postaja eden od vodilnih zdravstvenih, ekonomskih in socialnih problemov v razvitem svetu. Napovedi kažejo, da bo Alzheimerjeva bolezen kmalu neizogibna za več kot tretjino svetovne populacije nad 65 let. Trenutni zgodnje-diagnostični postopki za to in druge nevrodegenerativne bolezni niso zanesljivi, še manj pa so primerni za preventivni pregled celotne populacije, zaradi česar je izjemno otežen in upočasnjen razvoj učinkovite terapije.

V preteklosti je naša raziskovalna skupina vidno prispevala k področju razvoja molekularnega slikanja, z razvojem fluorescentnih molekulskih sond, znanih kot DDNP in FDDNP, ter fluor-18-radiooznačenim analogom [18F]FDDNP. Tesno sodelovanje s skupino z Oddelka za molekularno in medicinsko farmakologijo na UCLA je omogočilo uspešno implementacijo spojin na predkliničnih in kliničnih študijah. [18F]FDDNP je postal eden izmed pionirjev in vivo PET slikanja odlag Aβ v možganih in dolgo časa tudi edina radiooznačena sonda za slikanje nevrofibrilarnih pentelj pri bolnikih s simptomi Alzheimerjeve bolezni (Slika 1).

Slika 1. In vivo označevanje odlag in pentelj v možganih pacientov z Alzheimerjevo boleznijo ([18F]FDG = fluor-18-radiooznačena fluorodeoksiglukoza). Vir: J. Nucl. Med. 2001, suppl. S, 42(5), 242.

Nedavne študije so pokazale, da se patološke spremembe, opažene v možganih, pojavljajo tudi na periferiji in da obstaja povezava med napredkom bolezni in količino odlag Aβ in različnih oblik Tau v cerebrospinalni tekočini in krvi. Slednje lahko predstavlja osnovo za ex vivo diagnostično tehniko, ki bi temeljila na preiskavi telesnih tekočin in bi se izognila potrebi po uporabi drage specializirane opreme, nestabilnih kratkoživih (radio)izotopov in dolgotrajnih postopkov neprijetnih za paciente, ki omejujejo testiranje širše populacije.

V preliminarnih raziskavah smo razvili novo generacijo fluorescentnih molekulskih sond, analogov FDDNP. Nekatere sonde so v topilih pokazale nadvse zanimive optične lastnosti, npr. velik batokromni premik in zmanjšanje intenzitete oddane svetlobe pri povečanju polarnosti (Slika 2). Te spremembe je bilo mogoče opaziti tudi pri fluorescenčnem slikanju tkiva človeških možganov, ki je razkrilo razlike v valovni dolžini oddane svetlobe med Aβ plaki in nevrofibrilarnimi pentljami Tau (Slika 2, desno). Konfokalna mikroskopija je dodatno potrdila razliko v emisijskih maksimumih med Aβ in Tau agregati, kar je omogočilo jasno razlikovanje med zeleno obarvanimi plaki in oranžno-rdečimi pentljami že z vizualnim pregledom.

Slika 2. Difenilacetilenski analog FDDNP (levo) spremeni emisijski maksimum glede na polarnost topila (sredina), kar se odraža tudi v fluorescenčni mikroskopiji inkubiranih vzorcev možganskih tkiv (zelena emisija iz senilnih plakov Aβ (SP) in rdeče-oranžna emisija iz neurofibrilarnih pentelj proteina Tau (NFT)). Vir: J. Med. Chem. 2017, 60, 8741.

Predlagani projekt zajema sistematski pristop k reševanju problema zgodnje diagnostike Alzheimerjeve bolezni. Temelji na razvoju majhnih fluorescentnih molekul, ki so sposobne selektivne vezave na biomarkerje pri Alzheimerjevi bolezni, Aβ in Tau, kar bi bilo mogoče zaznati in ovrednotiti s fluorescenčnimi spektroskopskimi tehnikami v vzorcih telesnih tekočin, kot je kri. Končni cilj je razvoj novega, široko dostopnega in minimalno invazivnega zgodnje-diagnostičnega pripomočka. Rezultati bodo pripomogli tudi k boljšemu razumevanju vpliva strukturnih sprememb na fizikalno-kemijske in biološke lastnosti spojin ter nov vpogled v izzive zgodnje diagnostike teh bolezni iz krvnih vzorcev s pomočjo pametnih molekularnih sond.

Cilji

Predlagani projekt zajema sistematski pristop k reševanju problema zgodnje diagnostike Alzheimerjeve bolezni. Temelji na razvoju majhnih fluorescentnih molekul, ki so sposobne selektivne vezave na biomarkerje pri Alzheimerjevi bolezni, Aβ in Tau, kar bi bilo mogoče zaznati in ovrednotiti s fluorescenčnimi spektroskopskimi tehnikami v vzorcih telesnih tekočin, kot je kri. Končni cilj je razvoj novega, široko dostopnega in minimalno invazivnega zgodnje-diagnostičnega pripomočka. Rezultati pa bodo pripomogli tudi k boljšemu razumevanju vpliva strukturnih sprememb na fizikalno-kemijske in biološke lastnosti spojin ter nov vpogled v izzive zgodnje diagnostike teh bolezni iz krvnih vzorcev s pomočjo pametnih molekularnih sond.

Faze projekta

Projekt je razdeljen v tri faze: zasnova in sinteza fluorescentnih molekul, ocenjevanje kandidatov za molekularne sonde in ex vivo krvni test za zgodnje napovedovanje Alzheimerjeve bolezni. Faze so med seboj povezane in se medsebojno dopolnjujejo. Dodatno so faze razdeljeni na posamezne naloge, ki osredotočeno obravnavajo zahteve znotraj posameznih faz.

Rezultati

Rezultati dela bodo dostopni po objavi v znanstvenih člankih.