Ricerche

Perché invecchiamo? La tecnologia sviluppata dai ricercatori dell'Università del Texas di Austin potrebbe ridurre significativamente i tempi e i costi per trovare una cura per l'Alzheimer e aiutare a rispondere ad uno delle più grandi questioni biologiche: perché invecchiamo?

La ricerca, guidata dal Professore associato Adela Ben-Yakar della Cockrell School of Engineering e dall'assistente Professore Jon Pierce-Shimomura della Facolta' di Scienze Naturali, mira a prevenire la degenerazione del sistema nervoso, che si verifica con l'invecchiamento naturale e con malattie come l'Alzheimer.

La degenerazione è diventata un problema diffuso e crescente nel secolo scorso a causa di nuovi trattamenti che estendono la durata della vita, ma non possono prevenire il declino neurologico. Solo quest'anno, 5,4 milioni di americani vivono con l'Alzheimer, e ogni 69 secondi un altro americano sviluppa la malattia, secondo l'Associazione Alzheimer. Il peso della malattia si estende al di là di quelli che vivono con essa; impatta sulle loro famiglie, sui catetakers e sulla società, che pagherà 183 miliardi di dollari quest'anno, per prendersi cura di persone affette da Alzheimer.

"Siamo in grado di curare il cancro quando è diagnosticato in tempo e magari troviamo soluzioni per problemi di cuore, ma quando si tratta di cervello non abbiamo molte soluzioni efficaci", ha detto Ben-Yakar, del Dipartimento di Ingegneria Meccanica. "[La neurodegenerazione] è un grosso problema per tutta l'umanità. In qualità di ingegnere, mi eccita trovare nuovi modi di fare le cose, ma il risultato finale è ciò che motiva veramente me e il mio collega".

Ben-Yakar e Pierce-Shimomura hanno ricevuto 3 milioni di dollari dal Transformative Research Projects Award dei National Institutes of Health (NIH) per le loro ricerche.

Le risposte potrebbero essere in un verme

Molte malattie neurologiche, come l'Alzheimer, possono essere causate dal funzionamento misteriosamente difettoso di proteine neuronali, che non sono ancora comprese nella comunità scientifica. A causa di questo, gli scienziati non sanno come si sviluppano le malattie neurologiche, che cosa causa la loro progressione o come fermarle. Anche la ragione stessa per l'invecchiamento resta ignota.

"Non sappiamo il vero motivo per cui dovremmo invecchiare. Fondamentalmente, alcune parti del corpo si stanno spegnendo lentamente o bruscamente" ha dettoBen-Yakar. "Quindi quali cose possono interferire con questo percorso, quello naturale o quello biologico, per farci capire il meccanismo? La risposta ci darà la visione e, poi ci aiuterà a sviluppare tecniche per proteggere i nostri neuroni in modo da poter vivere più a lungo una vita più sana". Per comprendere l'invecchiamento e lo sviluppo di malattie degenerative è necessaria una nuova tecnologia che ci faccia capire come vengono distribuite le proteine neuronali sul sistema nervoso nel corso del tempo, e come specifici neuroni degenerano e sono malformati con l'età.

Una seconda enorme barriera per prevenire o curare malattie come l'Alzheimer è la quantità di tempo necessaria per identificare i farmaci che agiscono in modo efficace. Tipicamente, i farmaci sono testati sui topi; un processo che è costoso e richiede da uno a due anni perche i topi invecchino, mentre si testano solo poche decine di farmaci alla volta.

Con la sovvenzione dei NIH, Ben-Yakar, Pierce-Shimomura e un team di studenti mirano ad eliminare entrambi gli ostacoli, attraverso lo sviluppo di un sistema automatizzato che riduce rapidamente i tempi e i costi dei test antidroga. Invece dei topi, i ricercatori useranno un verme corto, 1 mm di lunghezza, noto come C.elegans, per testare l'efficacia di milioni di farmaci. Pur avendo solo 302 neuroni in confronto ai miliardi di neuroni nel cervello umano, i vermi hanno un patrimonio genetico simile agli esseri umani - che li rende un test importante per i farmaci.

I ricercatori del laboratorio di Pierce-Shimomura hanno progettato un nuovo ceppo di verme che sviluppa l'Alzheimer. Proprio come negli esseri umani, un sottoinsieme del cervello del verme degenera nella "mezza età" - che avviene convenientemente solo a 5 giorni di età nei piccoli vermi. I neuroni morenti possono essere visualizzati facilmente attraverso il corpo trasparente. I ricercatori hanno recentemente scoperto che i farmaci candidati per il trattamento dell'Alzheimer umano, prevengono anche la morte dei neuroni nel loro verme modello. Questo risultato costituisce la base per utilizzare il loro modello per cercare nuovi farmaci che possono ritardare o prevenire la neurodegenerazione negli esseri umani.

Spetterà a Ben-Yakar sviluppare le nuove tecniche e i dispositivi ottici di microfluidica in grado di determinare - in pochi secondi - se i farmaci sono efficaci nel riparare o rigenerare i neuroni all'interno del verme. Ben-Yakar (le cui gesta ingegneristiche includono già lo sviluppo di un preciso raggio laser per la nanochirurgia per gli studi di rigenerazione nervosa nel C. elegans e il primo laser microbisturi in grado di rimuovere le cellule cancerose senza danneggiare le cellule vicine) ha detto che i vermi saranno modificati geneticamente per avere neuroni codificati a colore con sonde fluorescenti. I neuroni nel verme che emettono un forte segnale fluorescente indicheranno se quei neuroni specifici del verme sono sani e che il farmaco testato è funzionante.

"Utilizzare il sistema di microfluidica Adela, che automatizza il monitoraggio del sistema nervoso, ci consente di verificare milioni di farmaci candidati per prevenire o ritardare la neurodegenerazione", ha detto Pierce-Shimomura, professore assistente alla Sezione di Neurobiologia. "Una analisi di farmaci di queste dimensioni non è mai stata tentata".

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Nota: L'articolo potrebbe riferire risultati di ricerche mediche, psicologiche, scientifiche o sportive che riflettono lo stato delle conoscenze raggiunte fino alla data della loro pubblicazione.