De ontwikkeling van NeuM, een nieuwe technologie voor neuronale labeling, betekent een grote stap voorwaarts in de strijd tegen neurodegeneratieve ziekten. Door selectieve labeling en beeldvorming met hoge resolutie van neuronale membranen mogelijk te maken, vergemakkelijkt NeuM de gedetailleerde studie van neuronale structuren en hun veranderingen in de tijd. Deze technologie belooft een cruciale troef te zijn bij het begrijpen en ontwikkelen van behandelingen voor aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, en biedt hoop op vooruitgang in onderzoek en behandeling van neurodegeneratieve ziekten. Krediet: SciTechDaily.com
Wetenschappers hebben NeuM ontwikkeld, een neuronale labelingstechniek die gedetailleerde monitoring van de neuronale structuur mogelijk maakt. Succesvolle monitoring van neurologische veranderingen gedurende maximaal 72 uur.
ziekte van Alzheimer De ziekte van Parkinson, de ziekte van Parkinson en een beroerte vormen de belangrijkste triade van neurodegeneratieve aandoeningen. Deze aandoeningen worden gekenmerkt door de disfunctie en progressieve achteruitgang van zenuwcellen en neuronen. Om de onderliggende mechanismen van deze neurologische aandoeningen te begrijpen en behandelingen te formuleren, is het essentieel om over labelingstechnieken te beschikken die visualisatie van neuronale veranderingen onder zowel gezonde als pathologische omstandigheden mogelijk maken.
Een onderzoeksteam onder leiding van Dr. Kim Yeon-kyung van het Brain Science Institute van het Korea Institute of Science and Technology (Kistheeft in samenwerking met het team van professor Zhang Yong-tai van de Pohang Universiteit voor Wetenschap en Technologie de ontwikkeling aangekondigd van een neuronale labelingstechnologie van de volgende generatie, genaamd NeuM. NeuM (selectieve neuronale membranen) labelt selectief neuronale membranen, visualiseert neuronale structuren en maakt real-time monitoring van neuronale veranderingen mogelijk.
Onderzoekers van het team van Dr. Kim Yun-kyung bij KIST gebruiken de neuronale labelingtechnologie van de volgende generatie, NeuM, om neuronen in realtime te visualiseren en beelden met hoge resolutie te onderzoeken. Krediet: Korea Instituut voor Wetenschap en Technologie
Neuronen passen voortdurend hun structuur en functie aan om informatie van sensorische organen naar de hersenen over te brengen en gedachten, herinneringen en gedrag te organiseren. Om neurodegeneratieve ziekten te overwinnen is het daarom noodzakelijk technieken te ontwikkelen die selectief levende neuronen labelen voor realtime monitoring. De huidige op genen en antilichamen gebaseerde labelingstechnieken, die vaak worden gebruikt om neuronen te monitoren, lijden echter aan achteruitgang Nauwkeurigheid Tracking op lange termijn is moeilijk vanwege de afhankelijkheid van genexpressie of specifieke eiwitten.
Voordelen en mogelijkheden van NeuM
NeuM, ontwikkeld door het onderzoeksteam via moleculair ontwerp van neuronen, heeft een uitstekende affiniteit voor neuronale membranen, waardoor langdurige tracking en beeldvorming van neuronen met hoge resolutie mogelijk is. Fluorescentiesensoren binnen NeuM hechten zich aan neuronale membranen met behulp van levende celactiviteit en zenden fluorescente signalen uit bij excitatie door specifieke golflengten van licht. Deze visualisatie van neuronale celmembranen maakt gedetailleerde observatie van zenuwterminale structuren en monitoring met hoge resolutie van neuronale differentiatie en interacties mogelijk.
Moleculair ontwerp voor selectieve labeling van neuronale membranen. Krediet: Korea Instituut voor Wetenschap en Technologie
NeuM, de eerste technologie die celmembranen kleurt door middel van endocytose in levende neuronen, vertoont selectieve reactiviteit ten opzichte van levende cellen, met uitsluiting van dode cellen zonder internalisatie. Bovendien slaagde het onderzoeksteam erin de monitoringtijd van neuronen te verlengen van slechts 6 uur naar 72 uur, waardoor dynamische veranderingen in levende neuronen over een langere periode konden worden vastgelegd als reactie op veranderingen in de omgeving.
Van NeuM wordt verwacht dat het inzicht zal verschaffen in onderzoek en behandelingsontwikkeling voor neurodegeneratieve ziekten, waarvoor momenteel geen genezing bestaat. Deze ziekten, waaronder de ziekte van Alzheimer, zijn het gevolg van schade aan zenuwcellen als gevolg van de productie van toxische eiwitten zoals amyloïde en de instroom van ontstekingsstoffen. Nauwkeurige monitoring van NeuM op neurologische veranderingen kan de evaluatie van kandidaat-therapeutische verbindingen effectief vergemakkelijken.
“De NeuM, die deze keer is ontwikkeld, kan onderscheid maken tussen verouderende en degenererende neuronen, en wordt een cruciaal hulpmiddel bij het ophelderen van de mechanismen van degeneratieve hersenaandoeningen en bij het ontwikkelen van behandelingen”, aldus Dr. Kim. Hij voegde er ook aan toe: “In de toekomst zijn we van plan NeuM te verbeteren voor een nauwkeurigere analyse van neuronen door fluorescerende golflengten te ontwerpen om kleuren zoals groen en rood te onderscheiden.”
Referentie: “NeuM: een neuron-selectieve sonde opgenomen in levende neuronale membranen via clathrine-gemedieerde verbeterde endocytose in primaire neuronen” door Yoonsik Song, Lizaveta Gotina, Kyu-Hyun Kim, Jung-Yul Lee, Solji Shin, Hira Aziz, Dong- Min Kang, Xiao 7 december 2023, 7 december 2023 Angewandte Chemie Internationale Editie.
doi: 10.1002/anie.202312942
Dit onderzoek werd ondersteund door het Ministerie van Wetenschap en ICT (minister Lee Jung-ho) via KIST Major Projects en het Overcoming Dementia Project (RS-2023-00261784).
