Ricerche

Un progresso nel rilevamento alla Rice University potrebbe rendere la ricerca dei segni dell'Alzheimer così semplice come accendere una luce.

La tecnica, riportata sul Journal of American Chemical Society, dovrebbero aiutare i ricercatori a progettare meglio i farmaci per trattare la malattia devastante.

Fibrille amiloidi come quelle ingrandite 12.000 volte qui sono ritenute la causa delle placche nel cervello dei pazienti con Alzheimer. Ricercatori della Rice University hanno creato una molecola metallica che diventa fortemente fotoluminescente quando si attacca alle fibrille.(Gentile concessione di: Nathan Cook / Rice University)

Il laboratorio di Angelo Martí, bioingegnere della Rice sta testando molecole di metallo che si attaccano naturalmente a una collezione di proteine chiamate fibrille di beta amiloide, che forma le placche nel cervello dei malati di Alzheimer. Quando le molecole, complessi di rutenio dipyridophenazine, si attaccano alle fibrille amiloidi, la loro fotoluminescenza aumenta di 50 volte.

Il forte aumento della fluorescenza può rappresentare un'alternativa alle molecole attualmente in uso per studiare le fibrille amiloidi, ritenute dai ricercatori formarsi quando le proteine mal ripiegate cominciano ad aggregarsi. I ricercatori usano i cambiamenti nella fluorescenza per caratterizzare il passaggio delle proteine a partire da monomeri disordinati alle strutture aggregate.

Nathan Cook, un ex insegnante di scuole superiori di Houston e ora studente laureato della Rice e autore principale del nuovo studio, ha iniziato a studiare amiloidi beta quando si unì al laboratorio di Martí, dopo aver assunto un corso Nanotechnology for Teachers di John Hutchinso, preside di laureandi e Professore di Chimica alla Rice. L'obiettivo di Cook era quello di trovare un modo per sciogliere le fibrille di amiloide nei pazienti con Alzheimer.

Ma la ricerca, nata nel Colorado, lo ha portato sù un percorso diverso quando si rese conto dei complessi di rutenio, l'oggetto di molto studio nel gruppo di Martí, avevano una capacità distintiva di luminescenza se combinati in una soluzione con fibrille amiloidi. Tali fibrille sono semplici da fare in laboratorio, ha detto. Molecole di beta amiloide si aggregano naturalmente nella soluzione, come sembra facciano nel cervello. Le molecole basate sul Rutenio aggiunte ai monomeri di amiloide non reagiscono, ha detto Cook. Ma una volta che gli amiloidi cominciano ad aggregarsi in fibrille che assomigliano a "fili microscopici di spaghetti", parti idrofobe del complesso metallo sono naturalmente attratte da loro. "Il microambiente intorno ai peptidi aggregati cambiano e premono l'interruttore" permettendo ai complessi metallici di accendersi quando sono eccitati da uno spettroscopio, ha detto.

I coloranti Thioflavin T (THT) sono di norma i sensori per la rilevazione di fibrille amiloidi e lavorano più o meno allo stesso modo, ha detto Marti. Ma i THT hanno uno svantaggio, perché produce fluorescenza quando sono eccitati a 440 nanometri ed emettono luce a 480 nanometri - una finestra di 40-nanometri. Questo divario tra eccitazione e emissione è conosciuto come lo spostamento di Stokes. "Nel caso dei nostri complessi metallici, lo Stokes è di 180 nanometri", ha detto Martí, assistente professore di chimica e bioingegneria. "Li eccitiamo a 440 e rileviamo a 620 nanometri, nel quasi vicino-infrarosso. Questo è un vantaggio quando si vuole esaminare farmaci per ritardare la crescita di fibrille amiloidi," ha detto. "Alcuni di questi farmaci sono fluorescenti e possono oscurare la fluorescenza di THT, rendendo i test inaffidabili".

Cook ha anche sfruttato la fluorescenza metallica di lunga durata riducendo il tempo delle analisi spettroscopiche. "Abbiamo presospecificamente solo i valori di 300-700 nanosecondi dopo l'eccitazione", ha detto. "A quel punto, tutti i supporti fluorescenti sono in gran parte scomparsi, tranne i nostri. La parte interessante di questo esperimento è che le sonde tradizionali principalmente misurano la fluorescenza in due dimensioni:. intensità e lunghezza d'onda. Abbiamo dimostrato che possiamo aggiungere una terza dimensione - il tempo - per migliorare la risoluzione di un test di fluorescenza".

I ricercatori hanno detto che questi composti potrebbero essere i collaboratori giusti per una nuova tecnica denominata microscopia di fluorescenza di imaging a vita, che discrimina i microambienti in base alla lunghezza della fluorescenza di una particella piuttosto che la sua lunghezza d'onda. L'obiettivo di Cook rimane lo stesso: curare l'Alzheimer - e altre malattie come forse il Parkinson - attraverso la tecnica. Egli vede un percorso in avanti che può combinare la capacità del complesso di rutenio di puntare le fibrille e il potenziale di altre molecole per scioglierle nel cervello. "Questo è qualcosa che stiamo attivamente cercando di raggiungere", ha detto Martí.

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