Иерусалим, 1 августа 2025 года (TPS-IL) — Израильские ученые обнаружили удивительный физический механизм, который может влиять на развитие болезни Альцгеймера, открывая новые возможности для лечения нейродегенеративных заболеваний.

Исследование показало, что ориентация магнитных полей на поверхностях может направлять способ, которым амилоид-бета белки — ключевые участники болезни Альцгеймера — собираются во вредные фибриллы в мозге.

Исследование, проведенное под руководством аспиранта Яэль Капон из Института Прикладной Физики Еврейского университета Иерусалима, было недавно опубликовано в рецензируемом журнале ACS Nano. Исследование проводилось под руководством профессора Йосси Пальтиеля и в сотрудничестве с профессором Эхудом Газитом из Тель-Авивского университета.

Полученные результаты показывают, что ориентация спина электрона — которая определяется магнитизацией поверхности — может значительно влиять на количество, длину и структуру амилоидных фибрилл.

«Мы начинаем понимать, что биология может быть более чувствительна к спину, чем мы думали,» — сказал Пальтиель. «Наша работа показывает, что силы, связанные со спином, могут прямо влиять на то, как белки агрегируются. Это новое измерение, которое следует учитывать, когда речь идет о болезнях, таких как Альцгеймер, которые включают накопление таких фибрилл.»

В центре исследования находится пептид амилоид-бета (Aβ₁–₄₂), известный своей ролью в образовании липких бляшек в мозгах пациентов с Альцгеймером. Исследователи изучали, как эти пептиды самоорганизуются на магнитизированных поверхностях, обнаруживая, что направление спина электронов — выравниваемое магнитным полем — значительно изменяло процесс образования.

Когда магнитизация поверхности указывала в одном направлении, амилоидные белки образовывали почти вдвое больше фибрилл — некоторые в 20 раз длиннее — чем когда магнитизация была обращена. Когда использовалась версия пептида с противоположной хиральностью, паттерн также менялся, указывая на устойчивый эффект, зависящий от спина.

Феномен, лежащий в основе этих результатов, известен как Хирально-Индуцированный Спиновый Отбор (CISS). Этот эффект описывает, как хиральные молекулы — те, у которых есть определенная «левая» или «правая» сторона — взаимодействуют по-разному с электронами в зависимости от их спина. Хотя ранее изучался в химии и материаловедении, CISS только теперь привлекает внимание своей потенциальной роли в биологических процессах.

«Эти результаты добавляют новый уровень в наше понимание формирования амилоидов,» — сказал Газит, эксперт в области самоорганизации белков. «Они предполагают, что физические свойства, такие как спин электрона, а не только биохимические взаимодействия, могут играть значительную роль в том, как формируются эти вредные структуры. Это открывает новые возможности для разработки технологий, которые могут влиять на поведение белков способом, направленным и неинвазивным образом.»

Используя электронную микроскопию и инфракрасную спектроскопию, команда обнаружила, что не только фибриллы различались по количеству и длине, но их внутреннее молекулярное строение также менялось в зависимости от выравнивания спина поверхности. Это означает, что поляризация спина может быть управляемым фактором в предотвращении или манипулировании амилоидными структурами, связанными с нейродегенерацией.

Хотя исследование находится на фундаментальной стадии, оно может открыть путь к новым подходам к контролю агрегации белков. Команда предвидит будущие применения, такие как спин-поляризованные наночастицы или магнитизированные фильтры, которые могут нарушать или перенаправлять вредное накопление белков, с потенциальным использованием в лечении Альцгеймера и смежных расстройств.

«Это исследование дает нам новый инструмент для изучения того, как белки соединяются,» — сказала Капон. «Мы надеемся, что оно поможет направить будущие исследования о том, как замедлить, предотвратить или перенаправить эти процессы контролируемым образом.