Um novo, Foi desenvolvido um catalisador de fotooxigenação biocompatível que pode oxigenar seletivamente e degradar a agregação patogênica do peptídeo β-amiloide relacionado à doença de Alzheimer (AD) (Aβ) sob irradiação de luz infravermelha próxima (NIR). O catalisador foi capaz de oxigenar Aβ embutido sob a pele de um camundongo vivo, e diminuição do nível de Aβ intacto no cérebro de camundongo modelo AD. O novo catalisador é potencialmente aplicável para o tratamento de doenças amilóides periféricas e DA.

A agregação tóxica de peptídeo amilóide e proteína está intimamente relacionada a uma série de doenças humanas. Amilóide-β (Aβ) é um peptídeo amilóide representativo cuja agregação está relacionada com a patogênese da doença de Alzheimer (DA). O desenvolvimento de um sistema químico artificial que converte seletivamente agregados amiloides tóxicos em espécies não tóxicas sob condições fisiológicas, assim, potencialmente suprimindo o processo patogênico, poderia ser uma nova estratégia terapêutica para tratar doenças amiloides atualmente incuráveis, incluindo AD.

Os pesquisadores imaginaram que a oxigenação aeróbica fotocatalisada seria uma reação química adequada para atenuar as propriedades agregativas patogênicas do Aβ sob condições fisiológicas. Como a agregação de peptídeos e proteínas geralmente depende de interações hidrofóbicas intermoleculares, instalação covalente de átomos de oxigênio hidrofílicos a um peptídeo ou proteína (isto é, oxigenação) diminuiria a propriedade agregativa. Nós relatamos anteriormente que a oxigenação aeróbia de Aβ prossegue na presença de fotocatalisadores à base de flavina (vitamina B2), e o Aβ oxigenado resultante exibe capacidade agregativa e toxicidade muito baixas. Depois disso, catalisadores de fotooxigenação mais seletivos, ativado apenas ao detectar uma estrutura amilóide tóxica de ordem superior, foram desenvolvidos com base em uma sonda de fluorescência para peptídeo amilóide agregado e proteína. A aplicação in vivo dos catalisadores foi, Contudo, inviável, porque a irradiação com luz visível, que tem baixa penetração no tecido, foi necessário para a excitação do catalisador. Para aplicação in vivo, fotocatalisadores devem ser capazes de funcionar sob excitação com luz de comprimento de onda mais longo, referido como a "janela óptica" na qual o tecido vivo absorve relativamente pouca luz.

Aqui, desenvolvemos um catalisador de fotooxigenação biocompatível que pode oxigenar e degradar seletivamente a agregação patogênica de Aβ sob irradiação de luz infravermelha (NIR). O catalisador exibiu quatro vantagens principais em comparação com os catalisadores anteriores para degradar Aβ agregado e tóxico:(1) Alta seletividade para Aβ agregado que decorre do interruptor liga / desliga de detecção de estrutura amilóide de ordem superior para a atividade do catalisador. A seletividade de alvo precisa permitiu a fotooxigenação de Aβ agregado na presença das células e no lisado de cérebro de camundongo. (2) Baixa toxicidade para as células. A otimização estrutural do catalisador reduziu significativamente a citotoxicidade, tanto no escuro quanto sob irradiação NIR. (3) Alta potência de oxigenação sob fotoirradiação NIR. Devido à permeabilidade do tecido da luz NIR, a fotooxigenação de Aβ agregado sob a pele do camundongo foi possível com alto rendimento. (4) Aplicabilidade ao cérebro de animal vivo in vivo. A injeção do catalisador no cérebro de camundongo modelo AD juntamente com a irradiação de luz NIR levou a uma diminuição significativa do nível de Aβ intacto no cérebro. Os resultados obtidos neste estudo são um passo importante para o uso da catálise artificial como uma possível estratégia terapêutica contra doenças amilóides.