Ricerche

Colorante fluorescente può rilevare segni di neurodegenerazione prima e più accuratamente

fluorescent dye for neurodegeneration detectionIl nuovo colorante fluorescente può essere adattato per legarsi a specifiche forme polimorfiche di complessi amiloidi insulinici. (Fonte: IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski)

I segni di malattie neurodegenerative, visibili anni prima dell'apparizione delle manifestazioni cliniche, possono essere rilevati durante l'esame di campioni medici mediante microscopia a fluorescenza.
Questo è possibile, tuttavia, a condizione che vengano usati coloranti opportunamente sensibili e selettivi che si legano a specifiche strutture amiloidi.


Un nuovo colorante, proposto da un gruppo di scienziati polacco-americani, rappresenta un passo verso la profilassi neuromedica personalizzata del futuro.


Dai disturbi della memoria alla famigerata malattia di Creutzfeldt-Jakob o all'Alzheimer, dozzine di malattie sono legate alla formazione di depositi di fibrille amiloidi di forme complesse. Si depositano a causa del misfolding [errata piegatura] delle proteine, in strutture la cui forma più nota è l'amiloide-beta.


Ci sono motivi per credere che presto i primi segni di neurodegenerazione saranno identificabili nei laboratori medici in uno stadio precedente di sviluppo della malattia del cervello, e in un modo molto più preciso che mai. Sono state aperte nuove strade di rilevamento grazie ai risultati di un team polacco-americano, che comprende scienziati dell'Istituto di chimica fisica dell'Accademia Polacca delle Scienze (IPC PAS) di Varsavia, dell'Università tecnologica di Wroclaw, dell'Università del Michigan e dell'Università della California di Santa Barbara.


Con l'invecchiamento della società, sta crescendo l'importanza della diagnosi precoce delle malattie neurodegenerative, che di solito si manifestano nelle persone in età avanzata. La posta in gioco è alta, basta guardare i dati sull'Alzheimer. Mentre solo il 3% delle persone sopra i 70 anni soffre della malattia, circa la metà della popolazione soffre dopo i 90 anni. È noto, tuttavia, che questa malattia inizia probabilmente fino a 20 anni prima dell'apparire dei primi sintomi. In questa situazione, assume un significato particolare l'individuazione precoce e precisa dei suoi annunciatori.


Il Dott. Piotr Hanczyc (del IPC PAS, attualmente alla Facoltà di Fisica dell'Università di Varsavia), primo autore della pubblicazione apparsa nel numero di settembre del Journal of Luminescence, afferma:

"Prima di esaminare un campione di liquido cerebrospinale di un paziente sotto un microscopio a fluorescenza, il tecnico di laboratorio deve in qualche modo marcare le sostanze chimiche richieste con un colorante fluorescente. Di solito vengono usate piccole molecole per questo scopo, selezionate in modo che si leghino solo con le molecole che devono essere rilevate.

"Abbiamo dimostrato che possiamo usare con successo il derivato poliotiofenico PTEBS come colorante. Questo è un polimero, cioè una struttura atomica abbastanza grande. In pratica, si è scoperto che la dimensione molecolare di PTEBS non solo non è uno svantaggio, ma in realtà è un vantaggio piuttosto significativo".


La ricerca del team ha permesso di concludere che la presenza sia delle molecole chimiche richieste che dei loro aggregati può essere registrata usando il colorante PTEBS, anche quando sono presenti nel campione a concentrazioni significativamente inferiori rispetto a quelle rilevate dal tioflavin T, attualmente uno dei coloranti fluorescenti più popolari per marcare gli aggregati proteici.


Un vantaggio importante del nuovo colorante è legato all'esistenza di forme polimorfiche di amiloide, cioè al fatto che mentre una configurazione di atomi in una molecola può essere responsabile di innescare processi neurodegenerativi, un'altra può rivelarsi innocua. Il Dr. Hanczyc sottolinea:

"Le tinture standard sono molecole di piccole dimensioni, non si può fare molto con esse, inoltre sono state accuratamente testate e sappiamo già molto su di esse: le molecole del nostro colorante sono grandi e molti gruppi sostituenti sono attaccati alla catena principale.

"Questi gruppi possono essere modificati ed estesi in larga misura, aumentando l'affinità del colorante non solo per la forma selezionata dell'amiloide, ma anche per il suo polimorfismo specifico. Questo ci dà molto con cui lavorare".


Il nuovo colorante dovrebbe aiutare, tra l'altro, a determinare con più precisione le varianti polimorfiche responsabili del decorso dei processi neurodegenerativi nei pazienti. Tuttavia, le sue applicazioni negli esami profilattici sono particolarmente promettenti perché consentirebbero la selezione di strategie di trattamento più efficaci, personalizzate per un particolare paziente.


Questo tipo di procedura implica che sarebbe possibile ritardare in modo significativo lo sviluppo di malattie neurodegenerative e in futuro probabilmente addirittura prevenirle.

 

 

 


Fonte: Institute of Physical Chemistry of the Polish Academy of Sciences via EurekAlert! (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: A. Justyniarski, J. Kim, A. Mikhailovsky, M. Ivanova. Surface patterns of insulin fibrils revealed by time-resolved spectroscopy measurements of fluorescent probes. Journal of Luminescence, Sep 2018, DOI: 10.1016/j.jlumin.2018.03.038

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