Ein bedeutender Durchbruch im Kampf gegen neurodegenerative Erkrankungen ist an der Universität Essex entstanden, wo Forscher künstliche Intelligenz eingesetzt haben, um mikroskopische Medikamente zu entwickeln, die einige der verheerendsten Hirnerkrankungen der Menschheit behandeln könnten.
Das Team entwickelte 'Intrabodies' - winzige Antikörperfragmente, die direkt innerhalb menschlicher Zellen produziert und an krankheitsassoziierte Proteine binden können. Dies löst eine grundlegende Herausforderung bei der Behandlung von Alzheimer, Parkinson und Motoneuronenkrankheit (MND).
Gewöhnliche Antikörper wirken normalerweise außerhalb der Zellen, aber viele der biologischen Prozesse, die mit neurodegenerativen Erkrankungen verbunden sind, beginnen innerhalb der Zellen. Die neu umgestalteten Fragmente überwinden diese Barriere, indem sie in der zellulären Umgebung stabil und funktionsfähig bleiben.
Dr. Caitlin O'Shea und Dr. Gareth Wright von der School of Lebewissenschaften leiteten die Forschung, die von der MND Association finanziert wurde. Ihre wichtigste Entdeckung war, dass die elektrische Ladung der entscheidende Faktor ist, der bestimmt, ob Antikörperfragmente innerhalb der Zellen überleben können.
'Wir haben die Eigenschaften von Millionen von Antikörpern untersucht und mit menschlichen Proteinen verglichen, die sich in der Zelle befinden', erklärte Dr. O'Shea. 'Daraus haben wir herausgefunden, dass Antikörper normalerweise die falsche Ladung haben, um innerhalb der Zellen ohne Zusammenballung zu existieren. Wir haben eine vom Nobelpreisträger David Baker und seiner Gruppe entwickelte Software verwendet, um unsere Antikörperfragmente so umzugestalten, dass sie die richtige Ladung und super Stabilität haben.'
Unter Nutzung dieser Erkenntnis in Kombination mit KI-gestützter Protein-Umgestaltung wandelten die Forscher 672 verschiedene Antikörper in Intrabodies um, die in der Lage sind, wichtige krankheitsbezogene Proteine zu targetieren. Die Studie wurde in Nature Communications veröffentlicht, und die umgestalteten Moleküle werden anderen Wissenschaftlern kostenlos zur Verfügung stehen.
Dr. Wright betonte die Bedeutung des Fortschritts: 'Wir haben intrazelluläre Antikörper hergestellt, die an Proteine binden, die neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer, Parkinson, Huntington und Motoneuronenkrankheit verursachen. Diese Krankheiten können zu kognitiver Beeinträchtigung, Vergesslichkeit, Verlust der Muskelkontrolle und zum Tod führen. Allein im Vereinigten Königreich sind über eine Million Menschen betroffen.'
Der Chefwissenschaftler der MND Association, Dr. Brian Dickie, begrüßte die Ergebnisse: 'Dr. Wright und seine Kollegen haben einen bedeutenden Fortschritt bei der Überwindung einer der wichtigsten Herausforderungen gemacht, die die Entwicklung von Antikörpern als Behandlungen für neurodegenerative Erkrankungen behindert hat.'
Die Forschung könnte es Wissenschaftlern ermöglichen, Millionen bestehender Antikörper, die im Laufe von Jahrzehnten der biomedizinischen Forschung entwickelt wurden, umzuwidmen, anstatt ganz von vorne zu beginnen. Dies könnte die Entwicklung neuer Behandlungen für Krankheiten beschleunigen, die weltweit Zehn Millionen Menschen betreffen.
