Si bien las placas amiloides se han asociado durante mucho tiempo con los mecanismos que impulsan la enfermedad de Alzheimer, sigue resultando difícil visualizar cómo se ensamblan las proteínas amiloides. Las fibrillas de amiloide de tamaño nanométrico son solo una fracción del tamaño que los mejores microscopios ópticos pueden resolver. Nuevo trabajo que reutiliza uno de los reactivos más antiguos conocidos para el aspecto amiloide para ayudar a proporcionar una imagen más clara de cómo se unen las fibrillas.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis, ESTADOS UNIDOS., y University College London en el Reino Unido, ha demostrado un enfoque novedoso para la obtención de imágenes a nanoescala de estructuras amiloides sin alterarlas químicamente. Usando tioflavina T (ThT), un tinte que se conoce desde hace casi un siglo por su fluorescencia cuando entra en contacto con fibrillas de amiloide, el nuevo método permite a los investigadores visualizar proteínas asociadas con placas amiloides, llamados Aβ42 y Aβ40, con más precisión que nunca.

Kevin Spehar, un coautor principal del equipo, describirá su trabajo en una presentación oral, titulado "Imágenes de superresolución a largo plazo de estructuras amiloides mediante unión transitoria de tioflavina T, "en el Congreso de Biofotónica de la OSA:reunión de Óptica en las Ciencias de la Vida en Tucson, Ariz., ESTADOS UNIDOS., 14-17 de abril de 2019.

Además de producir imágenes de agregados amiloides con resolución a nanoescala, La técnica del grupo permite a los investigadores tomar instantáneas de cómo las fibrillas se acumulan y reaccionan a su entorno. Probando su enfoque, el equipo pudo ver directamente por primera vez un fármaco anti-amiloide en acción.

"Cuando se trata de amiloide, usamos palabras como 'monómero' y 'oligómero' y 'fibrilla, 'pero esas palabras solo describen realmente lo que hemos podido ver antes, ", dijo el coautor del artículo, el Dr. Matthew Lew." Esas palabras son completamente inadecuadas para describir con precisión el complejo, conjuntos variables de estas moléculas ".

Si bien atacar los métodos de ensamblaje de amiloide se destaca como una de las principales terapias propuestas para la enfermedad de Alzheimer, Dr. Jan Bieschke, otro coautor del artículo, dijo que estudiar los agregados amiloides presenta desafíos únicos para los investigadores.

Técnicas inmunofluorescentes, que se emplean en muchas otras áreas de la biología y usan anticuerpos para marcar biomoléculas, se quedan cortos porque interrumpirían la tendencia del amiloide a agregarse, lo que hace imposible estudiar con precisión el mecanismo que impulsa el Alzheimer.

La microscopía crioelectrónica ofrece una resolución superior, pero solo puede proporcionar una instantánea estática de una muestra de amiloide.

"Obtener imágenes de la dinámica del amiloide durante períodos prolongados es crucial si queremos comprender la forma en que un fármaco afecta la agregación amiloide o cómo desmonta una fibra amiloide, "Dijo Bieschke.

Para abordar estos problemas, el equipo recurrió al fluoróforo de larga data, ThT, que evita modificar el amiloide al no unirse covalentemente a él en primer lugar. En lugar de, cada molécula de ThT emite fluorescencia durante aproximadamente 15 milisegundos mientras está en contacto con el amiloide.

El resultado, Lew dijo, es que el papel de ThT en la obtención de imágenes cambia de un simple fluoróforo a un sensor molecular de amiloide.

"Esto es, literalmente, usar una molécula de uno a dos nanómetros como sensor, ", dijo." Creo que este concepto tiene mucho potencial para generalizarse para aplicaciones de imágenes biomédicas y químicas ".

Las imágenes le permitieron al equipo observar cómo las fibrillas de Aβ42 se remodelaban y disolvían con la introducción de galato de epi-galocatequina, un modelo de fármaco antiagregación que descubrieron Bieschke y sus colegas.

"La mayoría de las técnicas de microscopía de fluorescencia, especialmente cuando se busca una resolución nanométrica, requieren un cuidadoso ajuste de los reactivos y las condiciones, ", Dijo Bieschke." Nuestro enfoque eliminó gran parte de esa complejidad. Al mismo tiempo, se puede combinar con enfoques tradicionales basados ​​en anticuerpos para la obtención de imágenes multiplexadas ".

Bieschke espera mejorar la técnica para poder ver la forma en que las estructuras amiloides se propagan en el Alzheimer y enfermedades relacionadas. Lew dijo que ve muchos usos futuros para el uso de moléculas como ThT como sensores moleculares, desde la investigación sobre la enfermedad de Parkinson hasta la diabetes y la ciencia de los materiales.