Un nuevo Se ha desarrollado un catalizador de fotooxigenación biocompatible que puede oxigenar y degradar selectivamente la agregación patógena del péptido amiloide-β (Aβ) relacionado con la enfermedad de Alzheimer (EA) bajo irradiación con luz de infrarrojo cercano (NIR). El catalizador pudo oxigenar Aβ incrustado debajo de la piel de un ratón vivo, y nivel de Aβ intacto disminuido en cerebro de ratón modelo AD. El nuevo catalizador es potencialmente aplicable para el tratamiento de enfermedades amiloides periféricas y EA.

La agregación tóxica de péptidos amiloides y proteínas está íntimamente relacionada con varias enfermedades humanas. El amiloide-β (Aβ) es un péptido amiloide representativo cuya agregación está relacionada con la patogénesis de la enfermedad de Alzheimer (EA). El desarrollo de un sistema químico artificial que convierte selectivamente agregados amiloides tóxicos en especies no tóxicas en condiciones fisiológicas. suprimiendo potencialmente el proceso patógeno, podría ser una nueva estrategia terapéutica para tratar las enfermedades amiloides incurables en la actualidad, incluyendo AD.

Los investigadores imaginaron que la oxigenación aeróbica fotocatalizada sería una reacción química adecuada para atenuar las propiedades agregantes patógenas del Aβ en condiciones fisiológicas. Debido a que la agregación de péptidos y proteínas generalmente depende de interacciones hidrofóbicas intermoleculares, instalación covalente de átomos de oxígeno hidrófilos a un péptido o proteína (es decir, oxigenación) disminuiría la propiedad agregativa. Anteriormente informamos que la oxigenación aeróbica de Aβ procede en presencia de fotocatalizadores basados ​​en Flavin (vitamina B2), y el Aβ oxigenado resultante presenta una capacidad de agregación y una toxicidad muy bajas. Después de eso, catalizadores de fotooxigenación más selectivos, se activa solo cuando se detecta una estructura amiloide tóxica de orden superior, se desarrollaron sobre la base de una sonda de fluorescencia para péptidos y proteínas amiloides agregados. La aplicación in vivo de los catalizadores fue, sin embargo, inviable porque la irradiación con luz visible, que tiene baja penetración tisular, era necesario para la excitación del catalizador. Para aplicación in vivo, Los fotocatalizadores deben poder funcionar bajo excitación con luz de longitud de onda más larga, denominada "ventana óptica" en la que el tejido vivo absorbe relativamente poca luz.

Aquí, Desarrollamos un catalizador de fotooxigenación biocompatible que puede oxigenar y degradar selectivamente la agregación patógena de Aβ bajo irradiación de luz de infrarrojo cercano (NIR). El catalizador exhibió cuatro ventajas principales en comparación con los catalizadores anteriores para degradar Aβ agregado y tóxico:(1) Alta selectividad para Aβ agregado que proviene del interruptor de encendido / apagado de detección de estructura amiloide de orden superior para la actividad del catalizador. La selectividad de la diana precisa permitió la fotooxigenación de Aβ agregado en presencia de las células y en el lisado de cerebro de ratón. (2) Baja toxicidad para las células. La optimización estructural del catalizador redujo notablemente la citotoxicidad, tanto en la oscuridad como bajo irradiación NIR. (3) Alta potencia de oxigenación bajo fotoirradiación NIR. Debido a la permeabilidad tisular de la luz NIR, La fotooxigenación de Aβ agregado debajo de la piel del ratón fue posible con alto rendimiento. (4) Aplicabilidad al cerebro de un animal vivo in vivo. La inyección del catalizador en el cerebro del ratón del modelo AD junto con la irradiación de luz NIR condujo a una disminución significativa del nivel de Aβ intacto en el cerebro. Los resultados obtenidos en este estudio son un paso importante para utilizar la catálisis artificial como una posible estrategia terapéutica contra las enfermedades amiloides.