Las fibrillas proteínicas ultralargas dan pistas sobre el riesgo de demencia
"La tecnología AFM tiene el potencial de complementar las pruebas convencionales de biomarcadores y mejorar la detección precoz del Alzheimer"
En el curso de la enfermedad de Alzheimer aparecen fibrillas de proteínas en el líquido cefalorraquídeo de los individuos afectados. Los investigadores del Empa, junto con el Departamento de Neurología del Hospital Cantonal de St. Gallen, han visualizado ahora el amplio espectro de agregados proteicos, desde oligómeros y protofibrillas hasta fibrillas en el líquido cefalorraquídeo. La conclusión: Las fibrillas proteicas ultralargas son una firma de la enfermedad de Alzheimer grave. El estudio, publicado recientemente en Communications Biology, arroja luz sobre el delicado papel de la agregación de proteínas en el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer y se espera que mejore la detección precoz de la demencia.
En la enfermedad de Alzheimer, las fibrillas de proteínas del cerebro forman placas. La acumulación de estos ovillos provoca la muerte de las células nerviosas y la pérdida de rendimiento cognitivo.
Illustration: Empa / Communications Biology
La detección precoz y el tratamiento de demencias como el Alzheimer siguen siendo uno de los grandes retos de la medicina moderna. Ya se sabe que determinadas proteínas del líquido cefalorraquídeo pueden utilizarse para diagnosticar la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, los métodos actuales de detección de tales biomarcadores mediante pruebas bioquímicas sólo pueden confirmar y cuantificar la presencia de dichas proteínas patológicas. Mediante ensayos bioquímicos no se pueden extraer conclusiones sobre la morfología original de las proteínas, que contiene información sobre las fases de la enfermedad.
Sin embargo, esta información, si se obtuviera directamente sin etiquetas, permitiría sacar conclusiones sobre el estadio de la enfermedad y evaluar la eficacia de un tratamiento prescrito. Un equipo del Laboratorio de Transporte en Interfaces a Nanoescala del Empa y del Departamento de Neurología del Hospital Cantonal de St. Gallen ha utilizado ahora la microscopía de fuerza atómica (AFM) para visualizar las proteínas indicativas de la enfermedad de Alzheimer en condiciones lo más parecidas posible a la realidad. Los investigadores acaban de publicar sus resultados en la revista Communications Biology.
Molécula en forma natural
Con el nuevo estudio, los investigadores añaden otra pieza del rompecabezas a sus conocimientos sobre el desarrollo y el diagnóstico del Alzheimer. En un estudio anterior, el equipo dirigido por el investigador del Empa Peter Nirmalraj, del laboratorio Transport at Nanoscale Interfaces de Dübendorf, ya había sido capaz de revelar proteínas potencialmente patológicas en su forma natural en la sangre. Por su trabajo, recibieron el reconocimiento de la Fundación Franco Regli para la investigación de enfermedades neurodegenerativas de Berna. Ahora, los investigadores muestran en detalle la forma inalterada de las proteínas directamente en el líquido cefalorraquídeo.
Una precisión impresionante
Esto ha sido posible gracias a una tecnología que hace visible el mundo de las moléculas en sus partes más internas con una precisión impresionante: la microscopía de fuerza atómica (AFM). La tecnología AFM, cuyo tamaño recuerda al de un microscopio de mesa convencional, permite realizar observaciones morfológicas en el rango nanométrico sin destruir las proteínas. Y al analizar las diferencias de tamaño, estructura, forma y patrones de ensamblaje de las acumulaciones de proteínas directamente en el líquido cefalorraquídeo, el equipo ha podido identificar ahora un vínculo con el estadio de la enfermedad. "Mientras que en las personas en una fase temprana de la enfermedad sólo se encontraron fibrillas proteicas cortas, de unos 100 nanómetros de longitud, en fases posteriores de la enfermedad aparecieron fibrillas con múltiplos de esta longitud -que alcanzaban varios micrómetros-", afirma el biofísico Nirmalraj. En cambio, en las muestras de líquido cefalorraquídeo de los individuos cognitivamente sanos no había fibrillas o eran incluso más cortas.
Viento de cola para la tecnología AFM
Tras estos estudios piloto con 33 personas, el equipo intensificará ahora sus esfuerzos para cotejar los hallazgos recogidos en el laboratorio con datos de grupos más amplios de pacientes y obtener información sobre la naturaleza química de las proteínas presentes en los fluidos corporales. Recientemente, Nirmalraj ha recibido ayuda de la Dementia Research Synapsis Foundation Switzerland para seguir avanzando en el estudio en curso sobre la detección precoz de la enfermedad de Alzheimer en la sangre.
"La tecnología AFM tiene el potencial de complementar las pruebas convencionales de biomarcadores y mejorar la detección precoz del Alzheimer", está convencido Nirmalraj. Esto se debe a que, mientras que las pruebas de biomarcadores indican los niveles de proteínas, la tecnología AFM puede proporcionar información sobre las diferencias morfológicas de los agregados de proteínas, lo que refleja la progresión de la enfermedad, dijo. Además, será posible profundizar en el proceso de la enfermedad para sentar las bases de nuevos fármacos más eficaces.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
PN Nirmalraj, T Schneider, L Lüder & A Felbecker; Protein fibril length in cerebrospinal fluid is increased in Alzheimer’s disease; Communications Biology (2023).
PN Nirmalraj, T Schneider, A Felbecker; Spatial organization of protein aggregates on red blood cells as physical biomarkers of Alzheimer’s disease pathology; Science Advances (2021).
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