I ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia hanno ideato, tramite metodi computazionali, delle sonde molecolari in grado di seguire i movimenti di una proteina la cui funzionalità risulta alterata in varie malattie neurodegenerative, come per esempio la Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) e la demenza frontotemporale.

Le sonde possono essere utilizzate per studiare il comportamento di tale proteina all’interno delle cellule e la loro azione è stata validata in collaborazione con i ricercatori dell’Università La Sapienza, del Centre for Genomic Regulation di Barcellona, dell'Università di Edimburgo e del Kings College a Londra.

Le sonde sono state realizzate dal Laboratorio di RNA Systems Biology dell’IIT a Genova, tramite una progettazione a computer che ha permesso la creazione di una molecola di RNA capace di legarsi a una specifica proteina, la TDP-43, associata ai processi di neurodegenerazione. Infatti, tale proteina è stata riscontrata in numerosi casi di Scelorosi Laterale Amiotrofica (SLA) e di demenza frontotemporale, dove, aggregandosi in masse informi e non solubili all’interno dei neuroni, ne altera il metabolismo e la funzione cellulare.

Il gruppo di ricerca è stato ispirato dalle interazioni che avvengono in natura tra le molecole di RNA e le proteine; hanno quindi ideato sonde molecolari, note come aptameri, ovvero molecole che interagiscono unicamente con un singolo bersaglio. Il loro principale obiettivo, infatti, era di individuare un nuovo strumento di monitoraggio del processo di aggregazione della proteina TDP-43 all’interno delle cellule neuronali, fino dai primi stadi.

“Attraverso l’uso dei nostri algoritmi, abbiamo disegnato degli aptameri di RNA specifici per la proteina TDP-43, e abbiamo osservato la loro interazione con la proteina durante i processi di aggregazione attraverso tecniche di microscopia avanzata” spiega Gian Gaetano Tartaglia, responsabile del Laboratorio di RNA Systems Biology dell’IIT di Genova. “Siamo in grado di identificare aggregati di TDP-43 molto piccoli, di circa 10 nanometri, che, per quanto ci risulta, è la migliore risoluzione mai ottenuta fino ad oggi”.

Gli aptameri potranno essere utilizzati per studiare a livello molecolare il fenomeno di aggregazione anomala delle proteine, tipico di numerose malattie neurodegenerative, rappresentando, quindi, un risultato promettente per lo sviluppo di tecniche diagnostiche precoci per tali malattie.

“Abbiamo dimostrato che i nostri aptameri di RNA possono essere usati per monitorare in tempo reale la posizione della proteina TDP-43 in cellule vive, sia nella sua forma solubile e fisiologica che in quelle aggregate e patologiche di dimensioni variabili, tra cui quelle non visibili con metodi standard” aggiunge Elsa Zacco, prima autrice della ricerca.

Lo studio, pubblicato su Nature Communications, è stato realizzato dai ricercatori dell'IIT Elsa Zacco, Alexandros Armaos e Gian Gaetano Tartaglia (ricercatore anche all’Università La Sapienza), con la partecipazione del gruppo guidato da Mathew Horrocks all’Università di Edimburgo e Annalisa Pastore del King’s College di Londra.