ملخص
تعد الشوائب داخل العصبون المعروفة باسم أجسام ليوي من العلامات المميزة لمرض باركنسون. تعتبر ألياف الأميلويد التي تتكون من اختلال ألفا سينوكلين هي المكون الرئيسي لأجسام ليوي. ومع ذلك، فإن دور هذه الألياف ومجموعتها قليلة القسيمات الوسيطة في موت الخلايا العصبية غير مفهوم جيدًا. وذلك لأن ألفا سينوكلين يطوي بشكل غير صحيح إلى ألياف أميلويد في السيتوبلازم، في حين أن الدراسات التجريبية تضمنت عادةً إضافة ألياف وأوليجومرات إلى وسط زراعة الخلايا. على الرغم من أن هذا يتيح التوصيف البيوفيزيائي للألياف والأوليجومرات قبل إضافتها إلى الخلايا، إلا أن وصولها إلى السيتوبلازم محدود.
سيستخدم هذا المشروع منصة حقن نانوية لجزيء واحد لتوصيل ألياف ألفا سينوكلين وأوليجومرات إلى سيتوبلازم الخلايا العصبية. يستخدم الحقن النانوي إبر الكوارتز (قطر المسام ≥50 نانومتر)، المعروفة باسم الماصات النانوية، لتوصيل الجزيئات إلى الخلايا. تشتمل الماصات النانوية على أقطاب كهربائية، ويعمل تطبيق الجهد الكهربي على دفع نقل الجزيئات عبر المسام. عندما يمر البروتين عبر مسام الماصة النانوية، يحدث اضطراب مماثل في تدفق الأيونات، وبالتالي يمكن قياس عدد البروتينات التي يتم توصيلها إلى الخلية. وبالتالي فإن هذا المشروع لن يحدد فقط ما إذا كانت ألياف ليفية ألفا سينوكلين أو قليلات القسيم سامة في السيتوبلازم، ولكنه سيحدد لأول مرة عدد كل منها مطلوب لقتل العصبون.
سيتم تصنيع اللييفات والأوليجومرات من α-synuclein المؤتلف، والتي سيتم تمييزها باستخدام مجموعة من التقنيات الفيزيائية الحيوية، وحقنها بتقنية النانو في خطوط الخلايا العصبية والخلايا العصبية الأولية. ولحقن الخلايا، سيتم استخدام الماصة النانوية كمسبار لمجهر التوصيل الأيوني الماسح، والذي سيولد خريطة طبوغرافية للخلية المستهدفة. يتم استخدام هذه المعلومات لإدخال الماصة النانوية في الخلية على عمق وموقع محددين مسبقًا. سيؤدي تطبيق الجهد إلى دفع توصيل الألياف أو القلة إلى الخلية. من خلال مراقبة الاضطرابات المقابلة في تدفق الأيونات، سيتم تسليم عدد محدد من القلة أو الألياف. سيتم بعد ذلك تحليل التأثيرات الخلوية للألياف والأوليجومرات المحقونة بالنانو على إجهاد الخلية وقدرتها على البقاء باستخدام المقايسات القائمة على الفحص المجهري.
ستكون رسالة الدكتوراه هذه عبارة عن مشروع تعاوني في مركز أستبري للبيولوجيا الهيكلية ومركز براج في جامعة ليدز بين مجموعات البحث المكونة من الدكتور إريك هيويت والدكتور باولو أكتيس والبروفيسور شينا رادفورد FRS OBE. سيوفر المشروع التدريب في العلوم متعددة التخصصات، حيث يقوم طالب الدكتوراه بتطوير الخبرة في مجال التفاعل بين تكنولوجيا النانو وبيولوجيا الخلايا الجزيئية والبيولوجيا الهيكلية.
