Lo sviluppo di NeuM, una nuova tecnologia di etichettatura neuronale, rappresenta un importante passo avanti nella lotta contro le malattie neurodegenerative. Consentendo l'etichettatura selettiva e l'imaging ad alta risoluzione delle membrane neuronali, NeuM facilita lo studio dettagliato delle strutture neuronali e dei loro cambiamenti nel tempo. Questa tecnologia promette di essere una risorsa vitale per la comprensione e lo sviluppo di trattamenti per condizioni come il morbo di Alzheimer, offrendo speranza per progressi nella ricerca e nel trattamento delle malattie neurodegenerative. Credito: SciTechDaily.com
Gli scienziati hanno sviluppato NeuM, una tecnica di etichettatura neuronale che consente il monitoraggio dettagliato della struttura neuronale. Monitoraggio efficace dei cambiamenti neurologici fino a 72 ore.
Il morbo di Alzheimer La malattia di Parkinson, la malattia di Parkinson e l'ictus rappresentano la triade principale delle condizioni neurodegenerative. Questi disturbi sono caratterizzati dalla disfunzione e dal progressivo deterioramento delle cellule nervose, dei neuroni. Per comprendere i meccanismi alla base di queste condizioni neurologiche e formulare trattamenti, è essenziale disporre di tecniche di etichettatura che consentano la visualizzazione dei cambiamenti neuronali in condizioni sia sane che patologiche.
Un gruppo di ricerca guidato dal dottor Kim Yeon-kyung del Brain Science Institute presso il Korea Institute of Science and Technology (Kist, in collaborazione con il team del professor Zhang Yong-tai dell'Università di Scienza e Tecnologia di Pohang, ha annunciato lo sviluppo di una tecnologia di etichettatura neuronale di prossima generazione chiamata NeuM. NeuM (membrane neuronali selettive) etichetta selettivamente le membrane neuronali, visualizzando le strutture neuronali e consentendo il monitoraggio in tempo reale dei cambiamenti neuronali.
I ricercatori del team del Dr. Kim Yun-kyung del KIST stanno utilizzando la tecnologia di etichettatura neuronale di nuova generazione, NeuM, per visualizzare i neuroni in tempo reale ed esaminare immagini ad alta risoluzione. Credito: Istituto coreano di scienza e tecnologia
I neuroni modificano continuamente la loro struttura e funzione per trasmettere informazioni dagli organi sensoriali al cervello e organizzare pensieri, ricordi e comportamenti. Pertanto, per superare le malattie neurodegenerative, è necessario sviluppare tecniche che etichettano selettivamente i neuroni viventi per il monitoraggio in tempo reale. Tuttavia, le attuali tecniche di etichettatura basate su geni e anticorpi, comunemente utilizzate per monitorare i neuroni, soffrono di declino Precisione Il monitoraggio a lungo termine è difficile a causa della dipendenza dall’espressione genica o da proteine specifiche.
Vantaggi e capacità di NeuM
NeuM, sviluppato dal gruppo di ricerca attraverso la progettazione molecolare dei neuroni, ha un'eccellente affinità per le membrane neuronali, consentendo il tracciamento a lungo termine e l'imaging ad alta risoluzione dei neuroni. I sensori fluorescenti all'interno di NeuM si attaccano alle membrane neuronali utilizzando l'attività delle cellule vive ed emettono segnali fluorescenti dopo l'eccitazione di specifiche lunghezze d'onda della luce. Questa visualizzazione delle membrane cellulari neuronali consente l'osservazione dettagliata delle strutture terminali nervose e il monitoraggio ad alta risoluzione della differenziazione e delle interazioni neuronali.
Progettazione molecolare della marcatura selettiva delle membrane neuronali. Credito: Istituto coreano di scienza e tecnologia
NeuM, essendo la prima tecnologia a colorare le membrane cellulari attraverso l'endocitosi nei neuroni viventi, mostra una reattività selettiva verso le cellule viventi, escludendo le cellule morte senza internalizzazione. Inoltre, il gruppo di ricerca è riuscito a estendere il tempo di monitoraggio dei neuroni da sole 6 ore a 72 ore, consentendo di catturare i cambiamenti dinamici nei neuroni viventi per un periodo prolungato in risposta ai cambiamenti ambientali.
Si prevede che NeuM fornirà approfondimenti sulla ricerca e sullo sviluppo di trattamenti per le malattie neurodegenerative, per le quali attualmente non esiste una cura. Queste malattie, compreso il morbo di Alzheimer, derivano da danni alle cellule nervose dovuti alla produzione di proteine tossiche come l'amiloide e all'afflusso di sostanze infiammatorie. Un attento monitoraggio di NeuM per i cambiamenti neurologici può facilitare efficacemente la valutazione dei composti terapeutici candidati.
“Il NeuM, che è stato sviluppato questa volta, può distinguere tra neuroni che invecchiano e degenerano, diventando uno strumento cruciale per chiarire i meccanismi dei disturbi degenerativi del cervello e sviluppare trattamenti”, ha detto il dottor Kim. Ha anche aggiunto: “In futuro, prevediamo di migliorare NeuM per un'analisi più precisa dei neuroni progettando lunghezze d'onda fluorescenti per distinguere colori come il verde e il rosso”.
Riferimento: “NeuM: una sonda neurone-selettiva incorporata nelle membrane neuronali viventi tramite endocitosi potenziata mediata da clatrina nei neuroni primari” di Yoonsik Song, Lizaveta Gotina, Kyu-Hyun Kim, Jung-Yul Lee, Solji Shin, Hira Aziz, Dong- Min Kang, Xiao 7 dicembre 2023 Angewandte Chemie Edizione Internazionale.
doi: 10.1002/anie.202312942
Questa ricerca è stata sostenuta dal Ministero della Scienza e dell'ICT (ministro Lee Jung-ho) attraverso i progetti principali KIST e il progetto Overcoming Dementia (RS-2023-00261784).
