In einer wegweisenden Studie der sichelzellkrankheit, biomedizinische Ingenieure an der Universität von Minnesota College of Science and Engineering haben gezeigt, dass die Bausteine der Krankheit sind viel weniger effizient zu organisieren als bisher angenommen.
Die Ergebnisse öffnen die Tür zu neuen Behandlungsmethoden, einschließlich neuer Medikamente, könnte vorgeschrieben werden, bei niedrigeren Dosen, für die rund 20 Millionen Menschen weltweit leiden unter der lebenslangen Krankheit.
Die Studie, die auch die genauesten Messungen, die jemals von der Krankheit auf molekularer Ebene, veröffentlicht in der Wissenschaft Fortschritte, einer Zeitschrift der American Association for the Advancement of Science.
„Obwohl es seit Jahrzehnten kennt, was bewirkt, dass der Sichel-Zelle Krankheit auf molekularer Ebene, niemand hat je untersucht, die Krankheit bei dieser level-of-detail“, sagte David Wood, ein außerordentlicher professor der biomedizinischen Technik an der Universität von Minnesota und Hauptautor der Studie. „Was wir gefunden auf der nanoskala war ziemlich überrascht. Wir haben festgestellt, dass die Krankheit self-assembly-Prozess ist weniger effizient, als wir dachten, was bedeutet, dass es könnte einfacher sein, zu entwickeln, neue Medikamente, die wirksam bei niedrigeren Dosen und würde dazu führen, weniger Nebenwirkungen für die Patienten.“
Die sichelzellkrankheit ist eine erbliche lebenslange Erkrankung, die verursacht Probleme in der protein in roten Blutkörperchen, genannt Hämoglobin. Die Hämoglobin-Moleküle transportieren den Sauerstoff im ganzen Körper. Mit Sichelzellanämie, Hämoglobin-Moleküle in den Fasern, die handeln, wie die steifen Stäbe, die in den roten Blutkörperchen. Die Bildung dieser Fasern versteift, die roten Blutkörperchen und können die Form von scheibenförmig zu Halbmond oder Sichel, Form.
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Wenn die roten Blutkörperchen steif, tragen Sie zu Verstopfungen in Blutgefäßen, die verlangsamen oder stoppen den Blutfluss. Wenn dies geschieht, wird Sauerstoff nicht erreichen kann in der Nähe Gewebe. Der Mangel an Sauerstoff kann Auswirkungen auf den gesamten Körper und verursachen starke Schmerzen, erhöhen das Risiko von Schlaganfällen und Infektionen verursachen.
Die University of Minnesota-Forscher in dieser Studie die höchste je Auflösung Messungen der einzelnen Sichel Hämoglobin-Faser-assembly in Aktion mit mikroskopen und Kameras, die Messen kann, die Moleküle im Nanobereich. Ihre Messungen zeigen, dass die Preise der Sichel Hämoglobin-neben-und-Verlust unterschätzt wurden in früheren Studien. Die neuen Ergebnisse zeigen, dass die Sichel Hämoglobin-self-assembly-Prozess ist sehr schnell und sehr ineffizient. Sie fanden, dass der Prozess 4 Prozent effizienter versus 96 Prozent effizienter als die Forscher bisher dachten.
„Es ist wie eine Art Gebäude, einem Turm stapeln LEGOs,“ Holz sagte. „Für jede 100 LEGOs eigentlich nur vier bleiben als Teil des Turms. Ich hätte stapeln müssen weitere 100 LEGOs zu bekommen, weitere vier zu bleiben. Dies zeigt uns, dass dies ist ein sehr ineffizienter Prozess, als man bisher dachte und dass es würde nicht so viel Medizin zu stören diesen Prozess.“
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Derzeit nur zwei FDA-zugelassenen Medikamente sind verfügbar, um diejenigen mit Sichelzellanämie. Während neuere alternativen zu bestehenden Medikamente sind jetzt in der Entwicklung zur Behandlung der Krankheit, einschließlich der Stammzelltransplantation und der Gentherapie, Holz sagte, die Behandlungen werden wahrscheinlich nicht verfügbar sein, um die Millionen von Menschen in den Entwicklungsländern, die an der Krankheit leiden.
Weltweit wird geschätzt, dass 300.000 Kinder werden jährlich geboren mit Sichel-Zelle Krankheit. In den Entwicklungsländern, es bleibt eine Haupttodesursache von Säuglingen und Kindern, besonders in sub-Sahara Afrika und Indien, wo schätzungsweise 50 bis 90 Prozent der Kinder geboren, mit Sichel Zelle Krankheit sterben, bevor Sie 5 Jahre alt. In den Vereinigten Staaten, fast 100.000 Personen an einer Sichelzellanämie. Die Centers for Disease Control and Prevention schätzt, dass der Sichel-Zelle Krankheit betrifft 1 von 365 black oder African-American Geburten und 1 aus jeden 16,300 Hispanic-American Geburten. Die US-Mediane Lebenserwartung für Menschen mit Sichelzellanämie ist 47 Jahre.
„Wir hoffen, dass die neuen Informationen, die wir zeigte in dieser Studie könnte einen großen Einfluss auf der ganzen Welt zu entwickeln, die Medikamente und andere Behandlungen, die helfen, Millionen von Menschen“, erzählt Wood.
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Holz in Zusammenarbeit mit Kollegen von der University of Minnesota Department of Biomedical Engineering Professor David Odde und post-doc-Forscher Brian Burg auf dieser Studie. Die Forschung baute auf Odde ‚ s früheren arbeiten, studieren, eine ähnliche Montage von Mikrotubuli, die in Krebs.