Para combater a progressão de distúrbios neurodegenerativos, como a doença de Alzheimer e a esclerose lateral amiotrófica, os cientistas da Northwestern University e seus colaboradores desenvolveram um método de captura de proteínas antes de se agregarem em estruturas tóxicas. Sua abordagem usa uma classe de moléculas baseadas em peptídeos chamadas anfifiles e um ingrediente adicional-açúcar, especificamente trehalose.
Detalhes do método são publicados no Jornal da American Chemical Society em um artigo intitulado “Copolimerização supramolecular de anfífilos de glicopeptídeo e peptídeos amilóides melhora a sobrevivência dos neurônios. ” Os resultados relatados no artigo mostram que a estratégia de limpeza aumentou significativamente a sobrevivência de neurônios humanos cultivados em laboratório que estavam sob estresse de proteínas causadoras de doenças.
“Nosso estudo destaca o potencial emocionante de nanomateriais modificados moleculares para abordar as causas raiz de doenças neurodegenerativas”, disse Samuel Stupp, PhD, autor sênior do estudo e diretor fundador do Centro de Nanomedicina Regenerativa da Northwestern. “Ao prender as proteínas mal dobradas, nosso tratamento inibe a formação dessas fibras em um estágio inicial. Acredita -se que as fibras amilóides curtas, que penetram neurônios, são as estruturas mais tóxicas. Com mais trabalhos, achamos que isso pode atrasar significativamente a progressão da doença.”
Os anfifiles peptídicos já são usados em produtos farmacêuticos conhecidos, incluindo semaglutídeo ou ozempic. Por sua vez, a trealose é um açúcar que é encontrado naturalmente encontrado em plantas, fungos e insetos. Ele desempenha um papel em protegê -los de mudar de temperatura, especialmente desidratação e congelamento.
“A vantagem dos medicamentos à base de peptídeos é que eles se degradam em nutrientes. As moléculas nesse novo conceito terapêutico se dividem em lipídios inofensivos, aminoácidos e açúcares. Isso significa que há menos efeitos colaterais adversos”, disse Stupp. A adição de trealose foi baseada em dados de estudos anteriores que mostram que “a trehalose pode proteger muitos macromoléculas biológicas, incluindo proteínas. Então, queríamos ver se poderíamos usá -lo para estabilizar proteínas mal dobradas”.
Quando adicionado à água, os anfifilos peptídicos se auto-montaram em nanofibras revestidas com trealose. Seus experimentos mostraram que a trealose desestabiliza as nanofibras, o que realmente se mostra benéfico para prender proteínas mal dobradas. Isso porque por si só, as nanofibras de anfifilo peptídicas são fortes, bem ordenadas e resistentes a mudanças estruturais. Como resultado, é mais difícil para outras moléculas, como proteínas dobradas, integrar -se às fibras. As fibras menos estáveis são mais dinâmicas e muito mais propensas a encontrar e interagir com proteínas tóxicas.
Para voltar à posição de estabilidade, as nanofibras ligadas a proteínas amilóides-beta que são características da doença de Alzheimer e os impediram de agrupar. Além disso, as nanofibras incorporaram completamente as proteínas em suas próprias estruturas fibrosas, prendendo -as permanentemente em filamentos estáveis. A estrutura final é “não é mais uma fibra de anfifilo peptídica”, disse Stupp. “Mas uma nova estrutura híbrida compreendendo o anfifilo peptídico e a proteína amilóide-beta. Isso significa as proteínas desagradáveis amilóides-beta, que teriam formado fibras amilóides, são presas. Eles não podem mais penetrar nos neurônios e matá-los. É como uma crupra limpa para proteínas incorretas.”
Para avaliar o potencial terapêutico da nova abordagem, Stupp e sua equipe testaram o tratamento em neurônios humanos derivados de células -tronco. Eles descobriram que as nanofibras revestidas com trealose melhoraram significativamente a sobrevivência dos neurônios motores e corticais quando expostos à proteína tóxica amilóide-beta.
Embora ainda haja mais trabalho a fazer, essa abordagem oferece uma avenida promissora para o tratamento da doença de Alzheimer e outras condições neurodegenerativas, particularmente em combinação com outros tratamentos. “Nossa terapia pode funcionar melhor ao segmentar doenças em um estágio anterior antes que as proteínas agregadas entrem nas células”, disse Stupp. “Mas é um desafio diagnosticar essas doenças nos estágios iniciais. Portanto, pode ser combinado com terapias que visam sintomas de estágio posterior da doença”.