Figura 1. Schemi per identificare l'indice del quoziente di demenza (DQ). Il monomero, le forme oligomeriche e fibrillari della proteina Aβ vengono distinte utilizzando misurazioni della conduttanza di campo vicino THz. Indipendentemente dalla concentrazione proteica, l'indice DQ va da zero a uno:quasi zero è uno stato monomerico, un valore di 0,64 indica la presenza di oligomeri, e uno corrisponde allo stato fibrillare più avanzato. Credito:Istituto per le scienze di base
Fisici presso il Centro di Fisica delle Nanostrutture Integrate (CINAP), all'interno dell'Istituto per le Scienze di Base (IBS, Corea del Sud), hanno riportato un nuovo metodo per identificare lo stato di aggregazione delle proteine beta amiloide (Aβ) in soluzione. Pubblicato in ACS Nano , questa scoperta potrebbe rappresentare un passo avanti nella diagnosi precoce della malattia di Alzheimer.
Il graduale accumulo di Aβ nel cervello porta alla demenza incurabile. La progressione della malattia è fortemente correlata con la forma delle proteine Aβ:monomeri di 4 nm evolvono in oligomeri di diverse centinaia di nanometri e raggiungono lo stato fibrillare formando placche fino a poche decine di micrometri.
I ricercatori hanno chiaramente individuato i diversi stadi Aβ utilizzando misurazioni della conduttanza di campo vicino THz. Questa tecnica misura l'energia assorbita dalle molecole in una banda energetica di circa 1-10 meV (o 0.2-2.4 THz), ed è considerata una tecnica efficace per studiare la trasformazione di macromolecole biologiche senza generare calore. Gli scienziati hanno misurato come le proteine Aβ nella soluzione sono disturbate dalla radiazione THz incidente e hanno notato che i risultati erano correlati con la forma delle proteine Aβ:monomero, oligomero e fibrilla. Quindi, hanno ricavato la conduttanza ottica, che diminuisce con l'evoluzione degli stati di fibrillazione e aumenta con l'aumento delle concentrazioni molari.
Figura 2. Configurazione sperimentale. (a) Campioni delle proteine Aβ nel monomero (M), L'oligomero (O) e la forma delle fibrille (F) vengono analizzati all'interno di piccoli pozzetti racchiusi da piastre di zaffiro. Con una piccola quantità di campione, è stato possibile rilevare i segnali THz senza rumore. (b) Preparazione del campione basata su soluzione per il sistema di spettroscopia nel dominio del tempo di campo vicino THz. Credito:Istituto per le scienze di base
Poiché gli stadi progressivi della malattia possono essere differenziati semplicemente con questa tecnica, il team ha derivato un quoziente di demenza (DQ) dalla conduttanza ottica, utilizzando il cosiddetto modello Drude-Smith. Un valore DQ di circa uno indica che Aβ è in uno stato di fibrillazione, circa 0,64 uno stato oligomerico, e quasi zero è allo stato monomerico.
"Crediamo che il nostro risultato ci dia un significativo cambiamento di paradigma nel campo della ricerca sulla malattia di Alzheimer, poiché il quoziente di demenza è chiaramente identificato dalla misurazione della conduttanza senza etichetta di diversi stati strutturali della proteina Aβ, "dice Chaejeong Heo, uno dei principali autori di questo studio. Direttore CINAP, Young Hee Lee aggiunge:"Questo indice può essere utile per la diagnosi precoce dell'aggregazione e della fibrillazione di proteine Aβ tossiche osservate nell'Alzheimer".
