Alzheimer: la proteina sintetica blocca la beta-amiloide tossica
L'Alzheimer è una malattia implacabile in cui gruppi tossici di proteina beta-amiloide si raccolgono nelle cellule cerebrali. Ora, gli scienziati hanno progettato un peptide sintetico, o piccola proteina, in grado di bloccare la beta-amiloide nelle sue fasi iniziali e più dannose.
Il peptide sintetico, che ha solo 23 amminoacidi, si piega in strutture chiamate fogli alfa. I fogli si legano a piccoli grumi di beta-amiloide allo stadio iniziale e impediscono che formino masse più grandi.
Un team dell'Università di Washington (UW) a Seattle e altri centri di ricerca negli Stati Uniti hanno progettato e prodotto il peptide sintetico e lo hanno anche testato su cellule e animali.
I test hanno mostrato che i fogli alfa del peptide hanno ridotto l'impatto tossico della beta-amiloide nelle cellule cerebrali umane coltivate. I fogli hanno anche bloccato le prime forme di beta-amiloide nei modelli animali del morbo di Alzheimer.
Il Atti della National Academy of Sciences a breve presenterà un articolo sullo studio.
I ricercatori affermano che i risultati potrebbero portare a trattamenti che eliminano la beta-amiloide tossica nelle sue prime forme. Vedono anche il potenziale per l'utilizzo del peptide come base di un test per diagnosticare la malattia di Alzheimer prima che i sintomi emergano.
Forme di beta-amiloide
La beta-amiloide tossica è un segno distintivo della malattia di Alzheimer. Ma non tutte le forme di beta-amiloide sono tossiche. Le cellule cerebrali, o neuroni, producono la proteina in una forma semplice chiamata monomero. Le forme monomeriche di beta-amiloide svolgono lavori essenziali nelle cellule cerebrali.
Tuttavia, nelle persone con malattia di Alzheimer, i monomeri beta-amiloidi si raggruppano in oligomeri, che possono contenere fino a 12 monomeri.
La formazione di depositi proteici è una caratteristica tipica delle malattie in cui una proteina non riesce a piegarsi correttamente nella forma necessaria per svolgere il suo lavoro.
Nella malattia di Alzheimer, gli oligomeri continuano a crescere in forme più lunghe e poi alla fine formano depositi o placche molto più grandi.
All'inizio, gli scienziati pensavano che le placche fossero la forma più tossica di beta-amiloide che produceva i sintomi del morbo di Alzheimer, come la perdita di memoria e la capacità di pensare.
Tuttavia, a causa della crescente evidenza, un numero crescente di esperti suggerisce che i primi stadi oligomerici della beta-amiloide sono probabilmente i più tossici per le cellule cerebrali.
Il peptide sintetico prende di mira gli oligomeri
I ricercatori hanno progettato i fogli di peptide alfa sintetico per colpire la beta-amiloide mentre si trova nella fase di formazione dell'oligomero.
"Questo è", dice l'autore dello studio corrispondente Valerie Daggett, che è un professore di bioingegneria alla UW, "sul targeting di una struttura specifica di [beta-amiloide] formata dagli oligomeri tossici".
Lo studio mostra, aggiunge, che è possibile ideare fogli di peptidi alfa sintetici le cui strutture "completano" quelle della beta-amiloide in quanto assume una forma tossica, "lasciando intatti i monomeri biologicamente attivi".
Il processo di produzione di proteine nelle cellule alla fine produce molecole di diverse forme 3D. La prima fase consiste nel piegare la lunga catena in una delle diverse forme di base.
Il team del Prof. Daggett aveva scoperto una di queste forme di base - il foglio alfa - in un precedente lavoro in cui avevano simulato la produzione di proteine sui computer.
Il recente studio rivela che gli oligomeri beta-amiloidi adottano la forma del foglio alfa in quanto formano grumi e placche più lunghi.
Mostra anche che il foglio di peptide alfa sintetico si lega solo ai fogli di oligomero alfa beta-amiloide e che questo neutralizza la loro tossicità.
Grande calo degli oligomeri beta-amiloidi
Il team ha utilizzato spettroscopi tradizionali e all'avanguardia per osservare come la beta-amiloide è progredita dai monomeri agli oligomeri alle placche nelle cellule cerebrali umane coltivate.
Hanno anche confermato che gli oligomeri erano più dannosi per le cellule cerebrali rispetto alle placche. Questa scoperta supporta studi che hanno trovato placche beta-amiloidi nel cervello di persone senza malattia di Alzheimer.
Il team ha dimostrato che il trattamento di campioni di tessuto cerebrale da un modello murino della malattia di Alzheimer con fogli alfa di peptide sintetico ha portato a una riduzione dell'82% degli oligomeri beta-amiloidi.
Inoltre, il trattamento dei topi vivi con fogli alfa di peptide sintetico ha ridotto i livelli di oligomero beta-amiloide del 40% entro 24 ore.
Il team ha anche condotto esperimenti su un altro modello comune di malattia di Alzheimer, il verme Caenorhabditis elegans. Questi hanno dimostrato che il trattamento con fogli alfa di peptide sintetico era in grado di ritardare la paralisi dovuta alla beta-amiloide.
I vermi trattati hanno anche mostrato meno danni intestinali che si sviluppano quando si nutrono di batteri che producono beta-amiloide.
Infine, i ricercatori hanno dimostrato che potrebbe essere possibile utilizzare fogli alfa di peptide sintetico per testare i livelli di oligomeri beta-amiloidi.
La professoressa Daggett e il suo team stanno già sperimentando nuove versioni di fogli di peptidi alfa sintetici per trovare quelli in grado di neutralizzare gli oligomeri beta-amiloidi in modo ancora più efficace.
"[La beta-amiloide] gioca sicuramente un ruolo di primo piano nella malattia di Alzheimer, ma mentre storicamente l'attenzione è stata sulle placche, sempre più ricerche indicano invece che i beta oligomeri dell'amiloide sono gli agenti tossici che disturbano i neuroni".
Prof. Valerie Daggett
