Científicos disuelven agrupaciones de proteínas y detienen el daño por Alzheimer

Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio aplicaron conceptos de la física de polímeros para comprender mejor un aspecto central de la enfermedad de Alzheimer: la formación de fibrillas de proteínas tau. Su trabajo reveló que estas fibrillas no aparecen de manera repentina, sino que emergen tras la agrupación de grandes cantidades de proteínas tau en solución, un proceso que se asemeja a la cristalización de polímeros. Al interrumpir estas agrupaciones tempranas, las fibrillas no lograron formarse, sugiriendo una dirección prometedora para nuevas estrategias contra condiciones neurodegenerativas.

La enfermedad de Alzheimer (EA) sigue siendo uno de los desafíos médicos más complejos, especialmente a medida que las poblaciones globales envejecen. Los científicos han centrado sus esfuerzos en la farmacología y enfoques biomédicos tradicionales. Sin embargo, la complejidad de la EA ha llevado a los investigadores a explorar conocimientos de otros campos científicos que podrían abrir nuevas vías para entender la enfermedad y diseñar tratamientos.

Cómo el Comportamiento de los Polímeros Ayudó a Explicar las Fibrillas de Proteínas Tau

Dirigido por el profesor Rei Kurita, el equipo de investigación aplicó ideas sobre cómo los polímeros se organizan en cristales. Los polímeros, que son largas cadenas de unidades moleculares repetitivas, a menudo no cristalizan simplemente añadiendo una cadena a la vez. En cambio, pasan por estructuras precursoras intermedias antes de formar un cristal ordenado. Basándose en este concepto, los científicos examinaron las proteínas tau en solución y encontraron que la formación de fibrillas (fibrilización) también es precedida por una etapa precursora. En este caso, el precursor es un ensamblaje suelto de proteínas tau que mide solo decenas de nanómetros. Técnicas como la dispersión de rayos X a pequeño ángulo y análisis basados en fluorescencia confirmaron la presencia de estas estructuras.

Un hallazgo clave fue que estos precursores no son rígidos, sino que son agrupaciones temporales y suaves. Los investigadores lograron disolverlas alterando los niveles de cloruro de sodio en presencia de heparina, un anticoagulante natural. Cuando las agrupaciones fueron interrumpidas o se impidió su formación, la solución produjo casi ninguna fibrilla tau. El equipo sugirió que este efecto ocurre porque las concentraciones aumentadas de iones cargados reducen la fuerza con la que las proteínas tau interactúan con la heparina. Según su explicación, este cambio mejora el "screening" electrostático, dificultando que las moléculas se encuentren y formen agrupaciones.

Una Nueva Dirección Terapéutica para el Alzheimer y Más Allá

Estos hallazgos apuntan a un posible cambio en cómo los científicos abordan los tratamientos para la EA. En lugar de intentar descomponer las fibrillas finales, las terapias podrían enfocarse en detener la etapa precursora reversible antes de que se desarrollen estructuras dañinas. Este enfoque podría influir no solo en la investigación sobre la EA, sino también en los esfuerzos por comprender otras enfermedades neurodegenerativas, incluida la enfermedad de Parkinson.

Este trabajo fue apoyado por el Programa JST SPRING, el programa JSPS KAKENHI y el Programa de Investigación y Desarrollo Moonshot de JST.

Fibrillas de Proteínas Tau

Las fibrillas de proteínas tau son agrupaciones anormales de proteínas tau que se ensamblan dentro de las neuronas cuando tau pierde su forma y función normales. En condiciones saludables, tau actúa como una viga de soporte estabilizadora, ayudando a mantener los microtúbulos que permiten el movimiento de nutrientes y señales a través de las células nerviosas. Cuando tau se pliega incorrectamente, comienza a agruparse en agregados fibrosos largos conocidos como fibrillas. Estas estructuras interfieren con el sistema de transporte interno de la célula y están fuertemente vinculadas al deterioro cognitivo observado en la enfermedad de Alzheimer y otras condiciones neurodegenerativas. Dado que las fibrillas crecen a partir de agrupaciones tau iniciales más pequeñas, los investigadores se centran cada vez más en bloquear estos pasos iniciales para prevenir daños posteriores.