Cercetătorii au găsit noi indicii care ar putea explica modul în care Alzheimer se răspândește în creierul uman, precizează Science Daily.
Cercetătorii Case Western Reserve University care studiază prioni – proteine pliate greșit care cauzează boli letale incurabile – au identificat pentru prima dată trăsături de suprafață ale prionilor umani, responsabili de replicarea lor în creier.
Scopul final al cercetării este de a ajuta la proiectarea unei strategii pentru a opri boala prionică la om – și, în cele din urmă, de a găsi noi abordări pentru a studia Alzheimer și a alte boli neurodegenerative.
Oamenii de știință nu au descoperit, momentan, cauza exactă a bolii Alzheimer, dar sunt în mare parte de acord că problemele cu proteinele joacă un rol în apariția și progresia acesteia.
Boala Alzheimer afectează peste 6 milioane de oameni din SUA, iar Asociația Alzheimer estimează că îngrijirea lor va costa, în 2021, aproximativ 355 miliarde de dolari
Cercetările au fost realizate la Laboratorul Safar din Departamentul de Patologie și la Centrul pentru Proteomică și Bioinformatică de la Școala de Medicină a Universității Case Western Reserve și la Centrul pentru Biosciență Sincrotronă din Case Western Reserve la Laboratoarele Brookhaven din New York.
Jiri Safar, profesor de patologie, neurologie și neuroștiințe la Școala de Medicină Case Western Reserve, conduce lucrarea. Raportul, ”Domeniile externe distincte din punct de vedere structural determină replicarea prionilor umani majori”, a fost publicat în numărul din 17 iunie al PLOS Pathogens.
Prionii au fost descoperiți pentru prima dată la sfârșitul anilor 1980. Au fost definiți ca un agent biologic care conține proteine, care s-ar putea reproduce în celulele vii fără acid nucleic. Impactul asupra sănătății publice a bolilor prionice umane cu transmitere medicală – și, de asemenea, a transmiterilor animale ale prionilor encefalopatiei spongiforme bovine (ESB, „boala vacii nebune”) – au accelerat dramatic dezvoltarea unui nou concept științific de proteine auto-replicante.
Alzheimer: o afecțiune fatală, pentru care nu există tratament
Prionii umani se pot lega de proteinele normale învecinate din creier și pot provoca găuri microscopice. În esență, transformă creierul în structuri asemănătoare unui burete și duc la demență și la moarte. Aceste descoperiri au condus la dezbaterea științifică în curs cu privire la faptul dacă mecanismele asemănătoare prionilor pot fi implicate în originea și răspândirea altor tulburări neurodegenerative la om.
”Bolile prionice umane sunt, probabil, cele mai diferite tulburări neurodegenerative și un număr tot mai mare de cercetări indică faptul că acestea sunt cauzate de tulpini distincte de prioni umani”, a spus Safar. Cu toate acestea, studiile structurale ale prionilor umani au rămas în urma progreselor recente realizate în prionii de laborator pentru rozătoare, în parte datorită caracteristicilor lor moleculare complexe și a cerințelor prohibitive de biosecuritate necesare pentru investigarea bolii care este invariabil fatală și nu are tratament.
Cercetătorii au dezvoltat un nou proces, în trei pași, pentru a studia prionii umani
1. Prionii umani derivați din creier au fost expuși mai întâi la un fascicul de raze X de sincrotron de înaltă intensitate. Acest fascicul a creat specii de radicali hidroxil care, cu scurte explozii de lumină, au schimbat selectiv și progresiv compoziția chimică a suprafeței prionului. Proprietățile unice ale acestui tip de sursă de lumină includ intensitatea sa enormă; poate fi de milioane de ori mai luminos decât lumina de la soare la Pământ.
2. Modificările chimice rapide ale prionilor prin scurte explozii de lumină au fost monitorizate cu anticorpi anti-prioni. Anticorpii recunosc caracteristicile suprafeței prionice și spectrometria de masă care identifică siturile exacte ale diferențelor specifice prionului, bazate pe tulpină, oferind o descriere și mai precisă a defectelor prionului.
3. Prionii ”luminați” au fost apoi lăsați să se replice într-o eprubetă. Pierderea progresivă a activității lor de replicare -pe măsură ce sincrotronul le modifică- a ajutat la identificarea elementelor structurale cheie responsabile de replicarea și propagarea prionilor în creier.
Laboratorul Safar de la Case Western Reserve a fost înființat în 2008 și se concentrează pe înțelegerea avansată a bolilor neurodegenerative, care este crucială pentru dezvoltarea de noi strategii de diagnostic și terapie
”Lucrarea este un prim pas critic pentru identificarea siturilor de importanță structurală care reflectă diferențele dintre prioni”, a declarat Mark Chance, cercetător la Școala de Medicină și co-investigator al lucrării. Astfel, putem imagina acum proiectarea de molecule mici pentru a se lega de aceste locuri de nucleație și replicare și a bloca progresia bolii prionului uman la pacienți.
Această abordare structurală, a spus Chance, oferă, de asemenea, un șablon pentru modul de identificare a siturilor importante din punct de vedere structural asupra proteinelor pliate greșit în alte boli, cum ar fi Alzheimer, care implică propagarea proteinelor de la celulă la celulă, într-un mod similar cu prionii.
