Protein yang salah lipat, yang diperkirakan berperan penting dalam perkembangan berbagai kondisi neurodegeneratif, bisa dicegah membentuk plak beracun dengan suntikan nanomaterial yang dirancang khusus.

Dikembangkan oleh tim peneliti internasional, partikel-partikel kecil dengan sifat menyukai lemak dan air ini terbukti mampu menjebak protein amiloid beta yang ‘nakal’ sebelum mereka menggumpal, melindungi jaringan dari kerusakan yang diperkirakan menjadi penyebab penyakit Alzheimer.

“Pada banyak penyakit ini, protein kehilangan struktur lipatan fungsionalnya dan menggumpal membentuk serat destruktif yang masuk ke neuron dan sangat beracun bagi mereka,” kata ilmuwan material dari Northwestern University, Samuel Stupp.

“Dengan menjebak protein yang salah lipat, perawatan kami menghambat pembentukan serat-serat tersebut pada tahap awal. Serat amiloid pendek pada tahap awal, yang menembus neuron, diyakini sebagai struktur yang paling beracun. Dengan pekerjaan lebih lanjut, kami pikir ini dapat secara signifikan menunda perkembangan penyakit.”

Perawatan ini didasarkan pada senyawa yang dikenal sebagai peptide amphiphile, yang mudah bercampur dengan lipid maupun air. Molekul-molekul ini sudah digunakan dalam obat lain, termasuk semaglutide (lebih dikenal sebagai Ozempic).

Namun, ada bahan rahasia lain di sini: trehalose. Gula alami ini sebelumnya telah terbukti efektif dalam memastikan protein tidak mulai salah lipat, yang merupakan perilaku abnormal yang kemudian menyebabkan gumpalan protein berbahaya.

“Trehalose secara alami ada di tumbuhan, jamur, dan serangga,” kata ahli kimia organik Zijun Gao, juga dari Northwestern University. “Ini melindungi mereka dari perubahan suhu, terutama dehidrasi dan pembekuan.”

“Yang lain telah menemukan trehalose dapat melindungi banyak makromolekul biologis, termasuk protein. Jadi, kami ingin melihat apakah kami bisa menggunakannya untuk menstabilkan protein yang salah lipat.”

Sesuatu yang istimewa terjadi ketika peptide amphiphile digabungkan dengan trehalose, tim menemukan. Gula membuat struktur molekul kurang stabil dan padat, mendorong reaksi dengan protein seperti amiloid beta.

Sebagai hasil dari perubahan struktur, protein amiloid beta menemukan jalan mereka ke dalam kerangka peptide amphiphile yang diperkaya gula, di mana mereka tidak dapat berbuat kerusakan. Ini pada dasarnya menjebak protein yang berpotensi berbahaya, mengurangi risiko pada neuron dalam apa yang peneliti sebut sebagai “regu pembersih” untuk protein yang salah lipat.

Pendekatan ini sedikit berbeda dengan apa yang telah kita lihat sebelumnya dalam hal mengatasi protein beracun, karena bertujuan untuk membuat mereka tidak stabil pada tahap yang lebih awal – sebelum serat amiloid terbentuk dengan baik dan lebih sulit dihilangkan.

Penelitian masih dalam tahap awal, dengan studi yang perlu dilakukan untuk mengukur dampak molekul berlapis gula ini pada tubuh orang dengan kondisi neurodegeneratif.

Yang pasti kita tahu adalah bahwa perawatan inovatif untuk Alzheimer dan kondisi serupa sangat dibutuhkan. Perkiraan menunjukkan 10 juta diagnosis baru demensia dibuat di seluruh dunia setiap tahun, dan angka tersebut diperkirakan akan terus meningkat seiring dengan bertambahnya usia populasi global.

“Studi kami menyoroti potensi menarik dari nanomaterial yang direkayasa secara molekuler untuk mengatasi akar penyebab penyakit neurodegeneratif,” kata Stupp.

Penelitian ini telah dipublikasikan di Journal of the American Chemical Society.