La investigación sobre el amiloide en el Alzheimer y el Parkinson da un gran paso adelante
Una innovadora investigación sobre el amiloide en el Alzheimer y el Parkinson, llevada a cabo por un equipo internacional dirigido por científicos del DESY, ha dado lugar a un nuevo método para examinar las biomoléculas que están en el centro de las enfermedades neurodegenerativas. Mediante el uso de un potente láser de rayos X, los investigadores han obtenido información estructural sin precedentes sobre las fibrillas amiloides, las cadenas proteicas estrechamente relacionadas con el Alzheimer y el Parkinson. El estudio, publicado en *Nature Communications*, supone un gran avance en el campo de la biología estructural. Según el Clínica Mayo, la enfermedad de Alzheimer es la causa más común de demencia y afecta a millones de personas en todo el mundo.
¿Qué son los amiloides y por qué son importantes?
Los amiloides son largas cadenas proteicas ordenadas formadas por miles de subunidades idénticas. En la investigación sobre el amiloide en el Alzheimer y el Parkinson, estas estructuras son fundamentales debido al daño que causan cuando se acumulan de forma anómala en el cerebro.
No todas las proteínas amiloides son dañinas. La endorfina, la hormona del bienestar, puede formar fibrillas amiloides en la glándula pituitaria que se disuelven cuando cambia la acidez de su entorno, lo que les permite desempeñar sus funciones normales. Sin embargo, las proteínas amiloides que se encuentran en los cerebros post mortem de los pacientes con Alzheimer se acumulan de forma permanente como fibrillas que no pueden descomponerse, lo que deteriora la función cerebral con el tiempo. Comprender su estructura espacial precisa es esencial para determinar cómo se forman y cómo provocan la enfermedad.
5 datos alarmantes sobre la investigación del Alzheimer, el Parkinson y el amiloide
1. Los métodos actuales no logran captar por completo la estructura del amiloide
Un desafío constante en la investigación sobre el amiloide en el Alzheimer y el Parkinson es que las fibrillas no pueden cultivarse en forma de cristales, el método estándar para los estudios estructurales con resolución atómica. Las fibrillas individuales tienen solo unos pocos nanómetros de grosor y son demasiado pequeñas para producir por sí solas una señal de rayos X detectable. El enfoque convencional de agrupar millones de fibrillas hace que se pierda información fundamental sobre las diferencias estructurales entre las fibrillas individuales.
2. El grafeno resolvió un problema técnico fundamental
El equipo de investigación colocó muestras de amiloide sobre un soporte de grafeno ultrafino, una sola capa de átomos de carbono dispuestos en un patrón hexagonal. El grafeno prácticamente no deja rastro en el patrón de difracción y alinea las fibrillas proteicas en la misma dirección, lo que permite registrar con gran claridad los patrones de difracción de menos de 50 fibrillas. Esta innovación fue esencial para impulsar la investigación sobre el amiloide en el Alzheimer y el Parkinson más allá de las limitaciones de las técnicas existentes.
3. El láser de rayos X es billones de veces más potente que los métodos anteriores
El láser de electrones libres de rayos X utilizado en este estudio, el LCLS del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, produce haces billones de veces más intensos que el tubo de rayos X que utilizó Rosalind Franklin en 1952 para generar los patrones de difracción que condujeron al descubrimiento de la doble hélice del ADN. Esta intensidad permite examinar fibrillas amiloides individuales por primera vez.
4. El método alcanzó una resolución casi atómica
El equipo validó la técnica con muestras del virus del mosaico del tabaco, logrando una precisión estructural de 0,27 nanómetros. Las pruebas realizadas con fibrillas amiloides de endorfina y fibrillas de la hormona bombesina, relacionadas con ciertos tipos de cáncer, alcanzaron una precisión de 0,24 nanómetros. Aunque aún no son suficientes para calcular una estructura completa, estos resultados sientan una base sólida para futuras investigaciones sobre el amiloide en el Alzheimer y el Parkinson a medida que se disponga de más datos.
5. Pronto podría ser posible el análisis de fibrillas individuales
Los investigadores observaron asimetrías características en sus datos que sugieren que la técnica podría llegar a determinar la estructura de fibrillas individuales. Esto constituiría un logro histórico, ya que permitiría a los científicos detectar variaciones estructurales dentro de una sola muestra que los métodos de conjunto no pueden captar.
Por qué esto es importante para el tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas
A medida que la investigación sobre el amiloide en el Alzheimer y el Parkinson avance hacia la resolución a nivel de una sola fibrilla, los investigadores estarán en mejores condiciones de comprender exactamente cómo el plegamiento anómalo de las proteínas desencadena y mantiene estas enfermedades. Unos datos estructurales más claros conducen directamente a mejores dianas farmacológicas y a terapias diseñadas con mayor precisión.
Como señaló el profesor Henry Chapman, del CFEL, los científicos están llevando a cabo actualmente experimentos similares a los que realizó Franklin hace décadas, pero a escala de moléculas individuales. Ese salto en la resolución podría resultar revolucionario para el desarrollo de tratamientos en todo el espectro de enfermedades neurodegenerativas.
FOMAT lleva a cabo investigaciones clínicas desde la fase I hasta la fase IV a través de una red nacional de centros de investigación repartidos por todo Estados Unidos. Para obtener más información sobre los estudios activos en el campo de la neurología, visite nuestro página de estudios activos con pacientes.