Ricerche

Nel cervello con demenza si accumulano proteine ​​piegate erroneamente; ricercatori dell'EMPA hanno ora definito una specie particolarmente attiva di fibrille proteiche con una precisione mai ottenuta prima.

Molecole proteiche e fibrille sospette si aggregano sulle cellule nervose nella demenza. (Fonte: Empa)

Il trattamento dei disturbi della demenza, come il morbo di Alzheimer (MA), è ancora una delle maggiori sfide che la medicina moderna deve affrontare. Nel decorso delle malattie neurodegenerative, nel cervello si accumulano alcune proteine, ​​come l'amiloide-beta (Aβ), sospettate di essere legate allo sviluppo della malattia, motivo per cui sono considerate un obiettivo promettente per terapie.

Sappiamo già che le proteine ​​mal ripiegate si raggruppano per formare strutture a forma di fibra, e tuttavia non era ancora completamente chiaro come si formano queste fibrille.

Ora, un team guidato da Peter Nirmalraj, ricercatore dell'EMPA di Dübendorf (Zurigo/Svizzera) e da scienziati dell'Università di Limerick in Irlanda, in uno studio pubblicato su Science Advances, è riuscito a mostrare come si svolge il processo, con una tecnica di scansione particolarmente potente. La cosa speciale di tutto ciò è che alcune delle fibrille di grandezza nanometrica apparentemente assicurano la diffusione della malattia nel tessuto cerebrale e sono quindi definite 'superspreader' (=superdiffusori).

Sottospecie tossiche

Questa sottospecie peculiare di fibrille proteiche ha attirato l'attenzione dei ricercatori a causa delle sue insolite proprietà: i bordi e le superfici delle cosiddette fibrille superspreader mostrano un'attività catalitica particolarmente elevata: in questi siti altamente attivi si accumulano nuovi blocchi che formano proteine. Di conseguenza, da questi siti di nucleazione si formano nuove fibrille a catena lunga. I ricercatori presumono che queste fibrille di seconda generazione alla fine si diffondono e formano nuovi aggregati nel cervello.

Conosciamo la composizione chimica della proteina Aβ mal ripiegata, ma finora era poco chiaro il meccanismo che induce i mattoni delle proteine ​​a unirsi per formare fibrille di seconda generazione, nonché la loro forma e struttura.

"I metodi convenzionali, come quelli basati su tecniche di colorazione, potrebbero alterare la morfologia e il sito di assorbimento delle proteine così che non possono essere analizzate nella loro forma naturale", afferma Nirmalraj.

Precisione senza precedenti

La tecnica del ricercatore EMPA in questo nuovo studio è diversa: le proteine ​​vengono analizzate invariate in una soluzione salina, che si avvicina molto di più alle condizioni naturali nel corpo umano, rispetto ai metodi convenzionali. Con il microscopio a forza atomica ad alta risoluzione, le fibrille, che hanno uno spessore di meno di 10 nanometri (1 nanometro = 1 miliardesimo di metro), possono essere fotografate con precisione senza precedenti a temperatura ambiente.

I ricercatori hanno potuto seguire il processo di formazione di fibrille in tempo reale, dai primi momenti alle 250 ore successive. Le analisi sono state quindi confrontate e integrate con calcoli del modello molecolare. Ciò ha permesso di classificare le fibrille in sottopopolazioni come "superspreader" in base alle loro strutture superficiali.

"Questo lavoro ci avvicina a capire meglio come queste proteine ​​si diffondono nel tessuto cerebrale del MA", afferma il ricercatore Nirmalraj, che spera che ciò alla fine porti a nuovi modi per monitorare la progressione della malattia e a nuove procedure diagnostiche.