AMD: Wie ein einzelnes Protein helfen könnte, altersbedingten Sehverlust zu verstehen

Eine aktuelle Studie beschreibt die flexible Struktur eines Schlüsselproteins im Blut, das an der Makuladegeneration (AMD) und anderen altersbedingten Krankheiten wie Alzheimer und Atherosklerose beteiligt ist.

Prof. Francesca Marassi von der Sanford Burnham Prebys, trägt mit ihrer Forschung dazu bei, die molekularen Geheimnisse der AMD aufzudecken, die fast 90 Prozent aller altersbedingten Sehverluste verursacht.

„Die Proteine ​​im Blut stehen aufgrund der unterschiedlichen Art und Weise, wie das Blut durch den Körper fließt, unter ständigem und wechselndem Druck“, sagt Marassi. „Zum Beispiel fließt das Blut durch kleine Blutgefäße in den Augen langsamer als durch größere Arterien um das Herz herum. Blutproteine ​​müssen in der Lage sein, auf diese Veränderungen zu reagieren, und diese Studie liefert uns grundlegende Wahrheiten darüber, wie sie sich an ihre Umgebung anpassen, was entscheidend ist, um diese Proteine ​​​​für zukünftige Behandlungen gezielt einzusetzen.“

Es gibt Hunderte von Proteinen in unserem Blut, aber die Wissenschaftler konzentrierten sich auf, eines der am häufigsten vorkommenden. Es zirkuliert nicht nur in hohen Konzentrationen im Blut, sondern findet sich auch im Gerüst zwischen den Zellen und ist zudem ein wichtiger Bestandteil des Cholesterins.

Vitronectin spielt eine Schlüsselrolle bei vielen altersbedingten Krankheiten, aber für Marassis Team war das vielversprechendste Ziel die AMD, von der bis zu elf Millionen Menschen allein in den Vereinigten Staaten betroffen sind. Diese Zahl soll sich bis zum Jahr 2050 verdoppeln.

„Dieses Protein ist ein wichtiges Ziel für die Makuladegeneration, da es sich im Augenhintergrund ansammelt und zu Sehverlust führt. Ähnliche Ablagerungen treten im Gehirn bei der Alzheimer-Krankheit und in den Arterien bei Arteriosklerose auf“, erklärt Marassi. „Wir wollen verstehen, warum das passiert, und dieses Wissen nutzen, um neue Behandlungen zu entwickeln.“

Um sich dieser Frage zu nähern, untersuchten die Forscher wie das Protein seine Struktur bei unterschiedlichen Temperaturen und unter unterschiedlichen Druckbedingungen ändert. Das entspricht in etwa dem, was im menschlichen Körper passiert.

„Die Aufklärung der Struktur eines Proteins ist der wichtigste Teil zur Bestimmung seiner Funktion“, fügt Marassi hinzu. Durch detaillierte biochemische Analysen fanden die Forscher heraus, dass das Protein seine Form unter Druck subtil ändern kann. Diese Veränderungen sorgen dafür, dass es sich leichter an Kalziumionen im Blut bindet. Nach Ansicht der Wissenschaftler führt dies zur Bildung von verkalkten Plaqueablagerungen, die für die AMD und andere altersbedingte Erkrankungen charakteristisch sind.

„Es ist eine sehr subtile Umordnung der Molekülstruktur, aber sie hat einen großen Einfluss auf die Funktionsweise des Proteins“, sagt Marassi. „Je mehr wir auf struktureller und mechanistischer Ebene über das Protein erfahren, desto größer ist unsere Chance, eine erfolgreiche Behandlung zu entwickeln.“

Diese strukturellen Erkenntnisse werden die Entwicklung von Behandlungen für die AMD effizienter machen. Sie könnte Forschern und ihren Partnern in der Biotech-Industrie ermöglichen, Antikörper kundenspezifisch zu entwickeln, die selektiv die Kalziumbindung des Proteins blockieren, ohne seine anderen wichtigen Funktionen im Körper zu stören.

„Es wird einige Zeit dauern, es in die klinische Behandlung zu übertragen, aber wir hoffen, in einigen Jahren einen funktionierenden Antikörper als potenzielle Therapie zu haben“, sagt Marassi. „Und da dieses Protein im Blut so reichlich vorhanden ist, gibt es möglicherweise weitere spannende Anwendungen für dieses neue Wissen, von dem wir aktuell noch nichts wissen.“

Originalpublikation: Tian Y et al. Calcium-induced environmental adaptability of the blood protein vitronectin. Biophysical Journal (2022) https://doi.org/10.1016/j.bpj.2022.08.044