模拟蛋白质的纳米材料可能是新型神经退行性疾病治疗方法的基础

类蛋白聚合物（红色）在小鼠模型脑细胞中的效果。这种纳米级聚合物旨在改变两种蛋白质之间的相互作用，以对抗细胞中的氧化应激

新研发的一种能够模拟蛋白质行为的纳米材料，可能成为治疗阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病的有效工具。这种纳米材料改变了脑细胞中两种关键蛋白质之间的相互作用，从而可能产生强大的治疗效果。

这项工作的核心是改变两种蛋白质之间的相互作用，这两种蛋白质被认为与阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩侧索硬化症（ALS）等疾病的发病过程有关。

第一种蛋白质叫做 Nrf2，它是一种特殊的蛋白质，被称为转录因子，能够在细胞内开启和关闭基因。

Nrf2 的重要功能之一是其抗氧化作用。虽然不同的神经退行性疾病由不同的疾病过程引起，但它们之间的共同点是氧化应激对神经元和其他神经细胞的有毒影响。Nrf2 在脑细胞中对抗这种有毒应激，有助于预防疾病。

虽然这项早期研究表明增加 Nrf2 的活性可能构成阿尔茨海默病治疗的基础，但科学家们发现，有效地在大脑内靶向这种蛋白质具有挑战性。

“药物很难进入大脑，而且很难找到能激活 Nrf2 且没有大量脱靶效应的药物，” Jeffrey Johnson 说。

很快，Johnson 夫妇和 Gianneschi 开始讨论 UW–Madison 实验室提供小鼠脑细胞模型的可能性，这些脑细胞用来测试 Gianneschi 的类蛋白质的纳米材料。

鉴于对类蛋白聚合物方法不熟悉，以及精确靶向脑细胞中蛋白质的普遍困难，Jeffrey Johnson 表示，他对这种方法持怀疑态度。

“但后来 Nathan 的一个学生带着它来到这里，并将其应用于我们的细胞上，效果竟然出奇地好，”他说，“然后我们开始深入研究。”

研究结果表明，Gianneschi 的类蛋白聚合物与 Keap1 的结合非常有效，这使得 Nrf2 能够在细胞核中积累，从而增强其抗氧化功能。重要的是，它没有产生其他旨在更好地激活 Nrf2 的策略所产生的不良脱靶效应。 

虽然这项工作是在培养细胞中进行的，但 Johnson 夫妇和 Gianneschi 现在正在神经退行性疾病小鼠模型中更进一步地研究。这是他们之前没料到会参与的研究方向，但现在他们很兴奋能够继续探索。

“我们在生物材料方面没有专业知识，” Delinda Johnson 说，“因此，从西北大学获得这方面的知识，然后在 UW 进行生物学方面的研究，表明这种类型的合作非常重要。”