據外媒報導，凱斯西儲大學研究朊病毒的科學家首次發現了人類朊病毒的表面特徵，這些特徵負責其在大腦中的複制。朊病毒是導致致命性不治之症的錯誤折疊蛋白質。這項研究的最終目標是幫助設計一種策略來阻止人類的朊病毒疾病–並最終將新方法轉化為對阿爾茨海默病和其他神經退行性疾病的治療。

科學家們尚未發現阿爾茨海默病的確切原因，但基本上同意蛋白質問題在其出現和發展中發揮了作用。在美國，阿爾茨海默病困擾著600多萬人，阿爾茨海默病協會估計，今年他們的護理費用估計將達到3550億美元。

研究是在凱斯西儲大學醫學院病理學系的薩法爾實驗室和蛋白質組學與生物信息學中心，以及凱斯西儲大學位於紐約布魯克海文實驗室的同步輻射生物科學中心進行的。凱斯西儲大學醫學院的病理學、神經學和神經科學教授Jiri Safar領導這項工作。這份題為”結構不同的外部結構域驅動主要人類朊病毒的複制”的報告發表在6月17日的《PLOS Pathogens》雜誌上。

朊病毒在20世紀80年代末首次被發現，是一種含有蛋白質的生物製劑，可以在沒有核酸的情況下在活細胞中自我複制。醫學上傳播的人類朊病毒疾病–還有動物傳播的牛海綿狀腦病（BSE，”瘋牛病”）朊病毒–對公共衛生的影響極大地加速了自我複制蛋白的新科學概念的發展。

人類朊病毒可以與大腦中相鄰的正常蛋白質結合，並導致微孔。實質上，它們將大腦變成海綿狀結構，並導致癡呆症和死亡。這些發現導致了關於類似朊病毒的機制是否可能參與人類其他神經退行性疾​​病的起源和傳播的持續科學辯論。

Safar說：“人類朊病毒疾病可以想像是最異質的神經退行性疾​​病，越來越多的研究表明它們是由人類朊病毒的不同品系引起的。然而，人類朊病毒的結構研究已經落後於囓齒動物實驗室朊病毒的最新進展，部分原因是其複雜的分子特徵和調查疾病所需的令人望而卻步的生物安全要求，這種疾病總是致命的，而且沒有治療方法。”

研究人員開發了一個新的三步程序來研究人類朊病毒：

人類腦源性朊病毒首先被暴露在高強度的同步輻射X射線束下。該光束產生了羥基自由基物種，通過短促的光脈衝，選擇性地逐步改變朊病毒的表面化學成分。這種類型的光源的獨特屬性包括其巨大的強度；它可以比從太陽到地球的光亮數百萬倍。

用抗朊病毒抗體監測了短脈衝光對朊病毒的快速化學修飾。這些抗體能夠識別朊病毒的表面特徵，而質譜法能夠識別出朊病毒特定的、基於菌株的差異的確切位置，從而對朊病毒的缺陷提供更精確的描述。

然後讓被照亮的朊病毒在試管中進行複制。隨著同步輻射對它們的修改，它們的複制活動逐漸喪失，這有助於確定負責朊病毒在大腦中復制和傳播的關鍵結構元素。

醫學院研究副院長、這項工作的共同研究員Mark Chance說：“這項工作是確定反映不同診斷和攻擊性的朊病毒之間差異的結構重要性部位的關鍵第一步。因此，我們現在可以設想設計小分子與這些成核和復制的部位結合，並阻止患者的人類朊病毒疾病的發展。”

Chance表示，這種結構方法也為如何識別其他疾病（如阿爾茨海默病）中錯誤折疊的蛋白質上的重要結構位點提供了一個模板，阿爾茨海默病涉及蛋白質以類似於朊病毒的方式在細胞間傳播。