Ricerche

L'Alzheimer è la forma più comune di demenza, che attualmente colpisce oltre 35 milioni di persone in tutto il mondo.

Anche se si ritiene che molti fattori genetici ereditari contribuiscono al deterioramento della memoria e delle funzioni cognitive, un aspetto centrale di questa malattia è l'accumulo di proteine mal ripiegate nel cervello.

Ora, scienziati del Berkeley Lab hanno progettato una tecnica universale, altamente sensibile per la rilevazione di proteine mal ripiegate nei fluidi biologici. Questa capacità innovativa nel campo delle nanoscienze potrebbe aiutare ad individuare l'Alzheimer nelle fasi iniziali e consentire ai ricercatori di scoprire nuove terapie per questa malattia devastante.

Quando una proteina non si piega nella sua forma normale, non svolge nemmeno le sue normali funzioni. Questo disturbo nel comportamento potrebbe portare a proteine che si aggregano in placche o depositi e diventano tossiche per le cellule. Nell'Alzheimer, si formano nel sistema nervoso centrale degli aggregati di una proteina chiamata beta-amiloide, causando danni alle cellule nel cervello e iniziano il processo di demenza.

La capacità analitica di misurare piccoli gruppi di queste proteine (prima che si verifichi il danno irreversibile), sarebbe un potente strumento per la diagnosi precoce dell'Alzheimer e delle altre malattie che presentano proteine mal ripiegate. Tuttavia, nonostante significativi sforzi di ricerca, attualmente non esistono strumenti diagnostici disponibili per individuare selettivamente gli aggregati su piccola scala di proteine mal ripiegate nei liquidi biologici, come il sangue o il liquido spinale.

"Questa collaborazione illustra come un problema biomedico può essere anche un problema nel campo delle nanoscienze, nel quale è necessario un reagente chimico per riconoscere le proteine parzialmente aggregate", afferma Ron Zuckermann, direttore del Biological Nanostructures Facility alla Molecular Foundry, un impianto di nanoscienze per utenti al Berkeley Lab. "Abbiamo affrontato la sfida di sintetizzare un materiale che è in grado di individuare specificatamente questa proteina aggregata e non una qualsiasi delle altre proteine nel sangue".

Zuckermann è un pioniere nello sviluppo di peptoidi, polimeri sintetici che si comportano come le proteine presenti in natura, ma possono resistere agli agenti chimici aggressivi e agli ambienti biologici senza degradarsi. Il suo gruppo aveva scoperto in precedenza peptoidi in grado di auto-assemblarsi in micro ganasce, micro fogli, e micro corde che si intrecciano tra di loro.

"I peptoidi sono ideali per questa applicazione in quanto sono simili alle proteine nella struttura, ma abbastanza diverse da non farsi degradare dagli enzimi nel sangue", ha aggiunto Zuckermann. "Ora possiamo progettare dei materiali che sono capaci di un particolare riconoscimento ma possono eludere la distruzione".

Utilizzando la capacità robotizzata di sintesi di ultima generazione della Foundry, il team ha preparato un gruppo di peptoidi progettato per catturare una proteina prionica non piegata, una forma infettiva anormale di una proteina cellulare presente nel cervello. Attaccando questi peptoidi a piccoli grani magnetici, il team ha potuto poi utilizzare un magnete per isolare le proteine mal ripiegate direttamente nei campioni di sangue. Il più selettivo e sensibile di questi peptoidi, chiamato reagente specifico per l'aggregazione (Aggregate-Specific Reagent o ASR1), potrebbe catturare non solo gli aggregati di prione, ma anche gli aggregati associati all'Alzheimer.

"Il nostro studio dimostra come le capacità di ricerca di base possono essere tradotte in applicazioni pratiche", dice Zuckermann. "Il potenziale di questo strumento come diagnosi di altre malattie con proteine mal ripiegate, come il Parkinson e il diabete di tipo II, è vasto, e sono entusiasta di continuare questa collaborazione".

Fonte: LBNL

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