I ricercatori della Rice University hanno sviluppato un complesso a base di rutenio in grado di tracciare la formazione di aggregati solubili del peptide beta amiloide implicato nell'insorgenza del morbo di Alzheimer. Credito:Jeff Fitlow/Rice University
I ricercatori della Rice University hanno trovato un modo per monitorare la formazione di aggregati di peptidi beta amiloidi solubili implicati nell'insorgenza del morbo di Alzheimer.
Il laboratorio Rice di Angel Martí ha riportato lo sviluppo di un complesso fluorescente a base di rutenio che si lega a sostanze solubili, peptidi beta amiloide oligomerici. Quando i peptidi si uniscono per formare le grandi biomolecole chiamate oligomeri, l'additivo fluorescente li lega e li etichetta.
Ciò consentirà ai ricercatori di monitorare facilmente i progressi e i movimenti degli aggregati man mano che crescono nel tempo. I dettagli del lavoro appaiono nel Giornale della Società Chimica Americana .
Le placche amiloidi sono state a lungo sospettate come la causa principale dell'Alzheimer, ma studi recenti suggeriscono che gli oligomeri, molecole fluttuanti con unità peptidiche ripetute, provocano molti più danni.
"C'è una visione nel campo secondo cui gli oligomeri solubili sono la causa principale della degenerazione neuronale, perché questi oligomeri sono tossici per i neuroni, " disse Martì, professore associato di chimica, della bioingegneria e della scienza dei materiali e della nanoingegneria.
"Questi oligomeri sono sicuramente associati alla patologia di Alzheimer, quindi c'era bisogno di strumenti che ci aiutassero a studiarli."
Bo Jiang, studente laureato alla Rice University, mostra una fiala fluorescente di aggregati solubili di peptidi beta amiloidi implicati nell'insorgenza del morbo di Alzheimer. I peptidi sono etichettati e tracciati con un complesso di rutenio sviluppato alla Rice che può monitorarli in esperimenti di laboratorio mentre crescono nel tempo. Credito:Jeff Fitlow/Rice University
Ha detto che gli oligomeri sono "virtualmente invisibili" ai coloranti tioflavina T comunemente usati per etichettare le fibrille amiloidi negli studi di laboratorio. I complessi di rutenio risolvono questo problema.
I complessi sfruttano l'anisotropia di fluorescenza, in cui la risposta fluorescente è polarizzata, risplende più luminoso in alcune direzioni rispetto ad altre. "È una tecnica molto antica relativa alla rotazione delle molecole, " Martí ha detto. "Quando la molecola è in soluzione, si muove e ruota costantemente. Quando è molto piccolo, ruota molto velocemente e l'anisotropia è quasi zero.
"Ma quando la stessa sonda si lega a una grande macromolecola, ruota più lentamente, " ha detto. "È così che sappiamo di avere oligomeri, e quindi possiamo monitorare la loro crescita e propagazione".
I test di laboratorio hanno mostrato la formazione di oligomeri in soluzione a diverse temperature nell'arco di ore. Martí ha notato che le soluzioni fredde rallentano il processo, ma a temperatura corporea, gli oligomeri si formano "molto velocemente e in grandi quantità. La velocità con cui si formano a temperature fisiologiche è notevole".
Un tag a base di rutenio sviluppato alla Rice University sfrutta l'anisotropia fluorescente per misurare la rotazione degli oligomeri di beta amiloide mentre crescono in soluzione. Piccoli aggregati ruotano velocemente, mentre i grandi oligomeri ruotano lentamente, una caratteristica che consente ai ricercatori di osservare mentre crescono. Gli oligomeri beta-amiloide sono tossici per i neuroni e implicati come possibile causa del morbo di Alzheimer. Credito:Angel Martí Group/Rice University
Il laboratorio Rice ha anche usato le sue sonde per vedere come le cellule di neuroblastoma sono state colpite in tempo reale quando sono state iniettate con peptidi beta amiloide. Hanno rivelato che solo il 60% delle cellule iniettate con oligomeri è rimasto vitale, mentre quelli trattati con fibrille amiloidi e monomeri avevano una maggiore vitalità, circa l'80%, suggerendo che gli oligomeri sono effettivamente tossici, disse Martì.
Per adesso, Egli ha detto, le sonde al rutenio sono destinate all'uso esclusivo in laboratorio. "Sarà difficile usarli nel cervello perché c'è troppa dispersione di luce, " Martí ha detto. "Sono fatti per sfruttare la luce polarizzata, e la dispersione lo smorzerebbe."
"Ma come strumento di laboratorio, consentiranno ai ricercatori di tutto il mondo di testare gli effetti di altre molecole sulla velocità di formazione degli oligomeri, e questo è un grosso problema, " ha detto. "Possono vedere rapidamente se un farmaco ritarda o interrompe la formazione di oligomeri".
