Nivoi neurotransmitera u mozgu mogu ukazivati na zdravlje mozga i neurodegenerativne bolesti poput Alchajmerove bolesti. Međutim, zaštitna krvno-moždana barijera (BBB) otežava isporuku fluorescentnih senzora koji mogu otkriti ove male molekule u mozgu. Sada, istraživači koji pišu u ACS Central Science demonstriraju način pakovanja ovih senzora za lak prolaz preko BBB-a kod miševa, omogućavajući poboljšano snimanje mozga. Uz dalji razvoj, ova tehnologija bi mogla da pomogne u unapređenju dijagnoze i lečenja Alchajmerove bolesti.
Uobičajeno je da se nivoi neurotransmitera smanjuju sa godinama, ali nizak nivo neurotransmitera adenozin trifosfata (ATP) može biti indikacija Alchajmerove bolesti. Da bi izmerili lokaciju i količinu ATP-a u mozgu, istraživači su razvili fluorescentne senzore od delova DNK zvanih aptameri koji svetle kada se vežu za ciljni molekul. Razvijene su metode za isporuku ovih senzora iz krvotoka u mozak, ali većina njih sadrži sintetičke komponente koje ne mogu lako da pređu BBB.
Da bi razvili senzore za živo snimanje mozga, Ji Lu i njegove kolege su inkapsulirali senzor ATP aptamera u mikroskopske vezikule izvedene iz moždanih ćelija koje se nazivaju egzosomi. Oni su testirali novi sistem isporuke senzora u laboratorijskim modelima BBB-a i na mišjim modelima Alchajmerove bolesti.
Laboratorijski model BBB sastojao se od sloja endotelnih ćelija na vrhu rastvora koji sadrži moždane ćelije. Eksozomi istraživača sa senzorima bili su skoro četiri puta efikasniji od konvencionalnih sistema za isporuku senzora pri prolasku kroz endotelnu barijeru i oslobađanju fluorescentnog senzora u moždane ćelije. Oni su ovo potvrdili merenjem uočenog nivoa fluorescencije izazvane ATP-vezivanjem.
Zatim je Luov tim ubrizgao mišje modele Alchajmerove bolesti sa egzozomima napunjenim senzorima ili slobodno plutajućim neopterećenim senzorima. Merenjem fluorescentnih signala kod miševa, istraživači su otkrili da su slobodno plutajući senzori ostali uglavnom u krvi, jetri, bubrezima i plućima, dok su senzori isporučeni preko egzozoma akumulirani u mozgu.
U mišjim modelima Alchajmerove bolesti, senzori isporučeni egzozomima identifikovali su lokaciju i koncentraciju ATP-a u različitim regionima mozga. Konkretno, primetili su niske nivoe ATP-a u hipokampusu, korteksu i subiculum regionima mozga, što ukazuje na bolest. Istraživači kažu da njihovi ATP-reaktivni senzori napunjeni egzozomima obećavaju za neinvazivno živo snimanje mozga i da bi se mogli dalje razvijati kako bi se stvorili senzori za niz klinički relevantnih neurotransmitera.
