Immagine, Credito di immagine: Ron Zuckermann / Berkeley Lab.
I ricercatori della Molecular Foundry di Berkeley Lab hanno sviluppato un metodo efficace per testare le malattie da prioni, un gruppo di malattie neurodegenerative fatali causate da copie ripiegate in modo anomalo di proteine presenti in natura.
Come recentemente riportato sulla rivista PLOS ONE, il team ha sviluppato un test unico in grado di isolare le proteine prioniche nei fluidi corporei prelevati dagli animali. Il loro test basato su molecole sintetiche è l’unico approccio pubblicato per la rilevazione rapida e non invasiva dei prioni negli esseri viventi.
“Le nostre perle di peptoidi hanno la capacità di rilevare le proteine mal ripiegate che agiscono come agenti infettivi, quindi potrebbero avere un impatto significativo nel regno delle malattie da prioni, ma abbiamo anche dimostrato che possono rilevare anche le grandi proteine aggregate che sono gli agenti della malattia di Alzheimer e Parkinson, tra gli altri”, ha affermato Ronald Zuckermann, scienziato senior, Berkeley Lab che ha aggiunto, “Le malattie da prioni sono rare, ma ci sono molte malattie causate da proteine mal ripiegate che colpiscono milioni di persone, che sono anche molto poco comprese. Abbiamo bisogno di un modo per diagnosticare queste condizioni ad insorgenza lenta negli anni prima e prima che compaiano i sintomi “.
Il test funziona “come il velcro”
I peptoidi sono composti sintetici che imitano i peptidi, le brevi sequenze di aminoacidi usati come elementi costitutivi della sintesi proteica.
Le perle sviluppate dal team sono minuscoli magneti rivestiti in peptoidi che ricordano parte della proteina prionica. Una volta che le perle vengono aggiunte a un campione di fluido corporeo, si attaccano agli aggregati di proteine prioniche, ma non alle proteine normali.
“È come il velcro”, afferma l’ingegnere scientifico senior e coautore Michael Connolly. “La proteina aggregata mal ripiegata ha ganci multipli – più siti di legame, mentre la proteina naturale, correttamente ripiegata ha solo un gancio singolo, quindi la sua affinità di legame è molto inferiore”.
Una volta che le microsfere si sono attaccate alle proteine anomali, le estraggono dal fluido magneticamente e viene quindi eseguito un dosaggio delle proteine (MPA). Il saggio è stato sviluppato dai ricercatori di Novartis e dall’esperto in malattie da prioni Adriano Aguzzi, autore senior dello studio.
Il primo autore dell’articolo, Simone Hornemann afferma che, il test potenzialmente in grado di rilevare i portatori di malattie asintomatiche, potrebbe essere ottimizzato per lo screening del sangue e dei suoi prodotti in modo economico e veloce. Ciò potrebbe impedire la trasmissione accidentale in caso di un nuovo focolaio di malattia da prioni: “Questo test potrebbe anche essere modificato per testare cervi e alci per la malattia da deperimento cronico (CWD), una malattia da prioni considerata un’epidemia globale in questi animali”.
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Rilevare e curare le malattie da prioni si è rivelato difficile in passato
Le malattie da prioni, che si verificano in molte specie di mammiferi, iniziano a svilupparsi quando le proteine prioniche iniziano a ripiegarsi in modo anormale e quindi inducono altre copie normali della proteina ad adottare anche la forma mal ripiegata.
Le proteine prioniche anomale si aggregano per formare grumi che si depositano in tutto il sistema nervoso dove inducono la morte cellulare e causano al cervello un aspetto simile a una spugna.
Sebbene i casi di solito si verifichino sporadicamente, le malattie possono anche essere causate da una mutazione genetica ereditaria o dall’esposizione a una proteina mal ripiegata di un altro individuo o animale.
I ricercatori hanno scoperto per la prima volta la proteina prionica che sta alla base di molte forme di malattia da prioni nel 1985.
Per lo sviluppo di test diagnostici e potenziali trattamenti, il problema principale è stato che le persone colpite hanno concentrazioni molto basse della proteina prionica nei loro fluidi corporei, mentre la forma normale della proteina è abbondante.
Tuttavia, alla fine degli anni ’80, si è verificata una vasta epidemia di encefalopatia spongiforme bovina o “malattia della mucca pazza” nei bovini europei e centinaia di casi associati nell’uomo. Questi eventi hanno motivato la comunità medica a stabilire le priorità degli sforzi per sviluppare un test efficiente e producibile in serie che potesse selezionare i prioni in pazienti, alimenti e prodotti di origine animale.
Fu durante questo periodo che Zuckermann, Connolly e Aguzzi iniziarono a lavorare insieme. Zuckermann afferma che all’epoca l’idea di un test in grado di rilevare questi tipi di malattie nel sangue sembrava inverosimile.
“Non solo il test avrebbe dovuto essere abbastanza sensibile da isolare bassi livelli di prioni e abbastanza specifico da non generare falsi positivi, ma qualsiasi potenziale agente legante avrebbe dovuto essere in grado di resistere agli enzimi che degradano le proteine che circolano nel sangue”, spiega Zuckermann.
Sviluppare un test efficace e dimostrare che funziona
Dopo aver scoperto che i primi esperimenti hanno mostrato risultati promettenti, il team ha iniziato a provare l’efficacia del test in ulteriori studi che alla fine hanno portato allo studio attuale.
Ora i ricercatori hanno dimostrato che i peptoidi si legheranno a una varietà di prioni animali e altri aggregati proteici che causano malattie nei campioni di liquidi corporei prelevati da soggetti viventi.
“Il rilevamento affidabile e sensibile dei prioni nel plasma consentirà un’ampia varietà di applicazioni nella ricerca e nella diagnostica di base, dei prioni”, conclude il team.
Fonte, PLOS One
