Un equipo de investigadores, con participación de CIC biomaGUNE, CIC bioGUNE, Universidad de Amberes, Universidad de Extremadura y Universidad de Vigo, ha desarrollado un nuevo método para la detección de fibras amiloides a partir de proteínas habitualmente implicadas en la enfermedad de Parkinson y otras enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer o priónicas.

Las fibras amiloides son estructuras basadas en proteínas mal plegadas que se organizan estableciendo una fibra helicoidal. Las proteínas mal plegadas que conforman estas fibras presentan la propiedad de unirse fuertemente entre sí, creando unas estructuras extraordinariamente resistentes a la eliminación. Ese tipo de estructuras se observan en el encéfalo de personas afectadas por diversas enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer, Parkinson o las enfermedades priónicas (vacas locas, etc.), en las cuáles se produce la muerte neuronal asociada a la presencia de dichas fibras. Una de las características que comparten estas enfermedades es la propagación de una determinada proteína que se pliega mal y se acumula en forma de dichas fibras amiloides.

Los resultados del trabajo, que ha sido publicado por la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, abren la puerta a nuevo métodos de diagnóstico de enfermedades neurodegenerativas. “A pesar de que el daño se causa en el cerebro, se cree que las fibras se forman también en otras partes del cuerpo y por lo tanto se puede pensar en un sistema de análisis que ayude a complementar pruebas existentes. Además, desde un punto de vista más fundamental, esta técnica permite hacer estudios cinéticos, es decir, investigar la velocidad de formación de las fibras en distintas condiciones y quizás llegar a entender cuáles son los parámetros que pueden acelerar el proceso o incluso llegar a detenerlo”, explica Luis Liz Marzán, director científico de CIC biomaGUNE, donde además desarrolla su labor como investigador del programa Ikerbasque y lidera uno de los grupos de CIBER-BBN, y coordinador y director del trabajo titulado “Detection of Amyloid Fibrils in Parkinson´s Disease Using Plasmonic Chirality”.

 

La técnica se basa en la unión a las fibras de nanopartículas de oro y la observación de una señal óptica característica de su organización en una estructura helicoidal

 

Proyecto multidisciplinar
Este proyecto que ahora ve la luz se inició en enero de 2017, a raíz de la financiación de un proyecto Marie Slodowska Curie por la Unión Europea, que permitió incorporar al Dr. Jatish Kumar al grupo de Luis Liz Marzán en CIC biomaGUNE. Esta incorporación sirvió para poner en marcha un proyecto multidisciplinar que ha contado con la participación de varios grupos de centros vascos y del ámbito internacional. El equipo que ha llevado a cabo la investigación ha contado con Jatish Kumar como principal investigador y Luis Liz Marzán como coordinador y director del trabajo. Junto a ellos han participado Elena López y Aitziber Cortajarena (CIC biomaGUNE) en la preparación de proteínas y fibras amiloides; Hasier Eraña y Joaquín Castilla (CIC bioGUNE) en la preparación de muestras de priones y cerebros; Nathalie Claes y Sara Bals (Universidad de Amberes) en microscopía y tomografía electrónica; y Víctor Martín (Universidad de Extremadura) y Diego Solís (Universidad de Vigo) en la modelización computacional.

“Dado el carácter multidisciplinar de la investigación, ha sido necesario buscar un lenguaje común entre los distintos equipos de químicos, bioquímicos, biólogos y físicos, de forma que la colaboración pudiese funcionar. Además, ha sido esencial el diseño de las nanopartículas adecuadas para asegurar una unión eficiente a las fibras de unas dimensiones determinadas y que al mismo tiempo proporcionasen una señal lo suficientemente intensa. Por otra parte, el acceso a muestras clínicas ha permitido dar al trabajo una dimensión mucho más cercana a la aplicación”, explica Luis Liz Marzán, refiriéndose a las dificultades que ha sido necesario salvar para realizar con éxito la investigación.

La complejidad del proyecto ha obligado a contar con equipamiento específico en los diferentes grupos. Así, se han utilizado técnicas de producción y purificación de proteínas, microscopía electrónica de alta resolución, espectroscopía óptica y dicroísmo circular, además de herramientas computacionales muy avanzadas.