Nova metodologia per estudiar els intricats detalls de les plaques amiloides en la malaltia d'Alzheimer
Investigadors de la UAB, de l'Institut Karolinska (KI) i l'empresa de biotecnologia BioArctic, ambdues de Suècia, han combinat la microscòpia STED, una tecnologia que permet la visualització amb superresolució, i un nou anticòs creat recentment, per observar els agregats amiloidogènics característics de la malaltia d'Alzheimer. L’estudi, que ha aconseguit superar les capacitats de la microscòpia confocal convencional, permetrà aprofundir en l’estudi de l’estructura i morfologia dels dipòsits d’amiloides i dels mecanismes implicats en la seva formació.
Al cervell dels pacients amb malaltia d'Alzheimer hi ha acumulacions de plaques d’agregats de proteïna beta-amiloide (Aβ), que s'han relacionat amb el deteriorament del teixit i el mal funcionament cerebral. El component principal d'aquestes plaques són cadenes d’uns 40-42 aminoàcids, que amb la microscòpia de llum confocal convencional només es poden descriure en termes col·lectius com a plaques amorfes, denses o difuses. Aquesta visió clàssica està lluny de les fibres individuals vistes amb microscòpia electrònica. Amb aquesta eina sembla que tenen forma de fil, d’entre 6 i 10 nanòmetres de diàmetre, sense ramificacions i sovint formades per filaments enrotllats les unes entorn de les altres. Però tot i que la microscòpia electrònica ofereix més resolució, té diversos inconvenients, com ara un cost molt elevat i un procés de preparació de les mostres que n’augmenta el risc de contaminació.
En aquest estudi, l’equip d'investigadors ha avaluat l'ús d’un tercer tipus de microscòpia, l’STED (de les sigles en anglès d'esgotament d'emissions estimulades), per examinar l'estructura i la morfologia dels agregats Aβ. Amb aquesta tecnologia, desenvolupada pel guanyador del premi Nobel S. W. Hell, s’han examinat seccions cerebrals de ratolins model de la malaltia d'Alzheimer, juntament amb un nou anticòs recombinant humà marcat amb una fluorescència que reacciona selectivament amb els agregats Aβ.
El treball, publicat a la revista Cell & Bioscience, descriu detalls de l'estructura de la placa que no s'havien pogut resoldre amb la microscòpia de llum convencional. "Hem aconseguit una resolució espacial que supera de 5 a 10 vegades les capacitats de la microscòpia de llum confocal convencional, tant en mostres in vitro com en seccions de teixit cerebral, i hem pogut discernir les fibres individuals dins de les plaques, una fita abans només possible amb microscòpia electrònica", explica el Dr. Björn Johansson, investigador del Departament de Neurociència Clínica del KI i primer autor de l'article. "És un avenç important en el camp, que ens permetrà aprofundir en la caracterització dels mecanismes implicats en la deposició d'Aβ en plaques i la seva posterior eliminació", afegeix Vladana Vukojevic, coautora i investigadora del mateix departament.
Per a Lydia Giménez-Llort, investigadora del Departament de Psiquiatria i Medicina Legal i de l'Institut de Neurociències de la UAB i coautora de l’estudi, “la capacitat d’obtenir aquestes imatges en animals que havien estat sota observació conductual ens ha de permetre entendre millor el desenvolupament i progressió dels símptomes cognitius i neuropsiquiàtrics, amb l’objectiu de trobar correlats bioquímics i neuropatològics significatius”.
Els autors coincideixen que en els estudis anteriors de la malaltia d'Alzheimer fets mitjançant microscòpia de llum convencional hi falta una informació que ara es podrà abordar amb aquesta nova metodologia, sobre el paper dels agregats beta-amiloides en la patogènesi de la malaltia “La microscòpia STED es perfila com una eina indispensable per impulsar el progrés científic en la investigació de l’Alzheimer”, conclouen.
L’estudi ha rebut el suport de la Fundació Knut i Alice Wallenberg, el Consell de Recerca Suec, la Fundació per a la Recerca Estratègica, la Fundació Olav Thon, la Fundació Olle Engkvist, la Fundació Åhlén, la Fundació Magnus Bergvall, la UAB, el Programa de Recerca i Innovació Horizon 2020 de la Unió Europea (ArrestAD H2020 Fet-OPEN-1-2016-2017-737390), el Programa de Recerca Estratègica en Neurociència (Strat Neuro) i de la Fundació Loo i Hans Osterman per a la Investigació Mèdica.
Article: Björn Johansson, Sho Oasa, Aida Muntsant Soria, Ann Tiiman, Linda Söderberg, Ebba Amandius, Christer Möller, Lars Lannfelt, Lars Terenius, Lydia Giménez-Llort and Vladana Vukojević. «The interwoven fibril-like structure of amyloid-beta plaques in mouse brain tissue visualized using super-resolution STED microscopy». Cell & Bioscience 142 (2023). https://doi.org/10.1186/s13578-023-01086-4