Novo Método Detecta Proteína Prejudicial em Doenças Cerebrais
Pesquisadores desenvolvem uma nova técnica pra identificar formas patológicas de α-sinucleína em doenças neurodegenerativas.
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Índice
- A Importância da α-sinucleína nas Doenças Cerebrais
- Desafios da Pesquisa
- Novas Técnicas na Pesquisa
- Metodologia
- Descobertas em Modelos Celulares
- Observações em Amostras de Cérebro Humano
- O Papel dos Oligômeros
- Implicações para o Tratamento
- Investigando a Patologia Neuronal
- Um Olhar Mais Próximo nos Neurônios
- Limitações e Desafios
- Direções Futuras
- Conclusão
- Fonte original
Nos últimos anos, os cientistas têm estudado uma proteína chamada α-sinucleína, que é conhecida por ser um dos principais fatores em certas doenças do cérebro. Essas doenças, chamadas sinucleinopatias, incluem a doença de Parkinson, demência com Corpos de Lewy e atrofia de múltiplos sistemas. Uma característica chave dessas doenças é a presença de aglomerados anormais de α-sinucleína, chamados corpos de Lewy, que podem ser vistos sob um microscópio. Os pesquisadores têm tentado descobrir como esses aglomerados contribuem para o desenvolvimento dessas doenças.
A α-sinucleína pode se dobrar de forma errada e formar aglomerados menores chamados Oligômeros antes de se transformar nos maiores corpos de Lewy. Acredita-se que esses aglomerados menores sejam prejudiciais e possam influenciar os sintomas e a progressão da doença. No entanto, encontrar esses pequenos oligômeros em amostras de tecido é complicado, e os métodos padrão muitas vezes os deixam passar. Isso fez com que os cientistas desenvolvessem novas técnicas para identificar esses aglomerados com mais precisão.
A Importância da α-sinucleína nas Doenças Cerebrais
As sinucleinopatias são, na maioria, doenças de adultos mais velhos. Embora a maioria dos casos ocorra por acaso, algumas pessoas herdam mutações específicas no gene responsável pela produção da α-sinucleína. Isso destaca o quão importante essa proteína é nessas doenças. À medida que a α-sinucleína se acumula e forma estruturas não saudáveis, ela pode atrapalhar o funcionamento normal do cérebro e levar a sintomas como tremores, rigidez e declínio cognitivo.
Desafios da Pesquisa
Apesar de sabermos que a α-sinucleína é importante, ainda não está claro se os corpos de Lewy realmente causam a morte celular ou se podem atuar como um mecanismo de proteção, aprisionando a proteína mal dobrada. Essa incerteza mudou o foco para as formas oligoméricas menores da α-sinucleína, que são acreditadas como mais perigosas e podem ser alvos potenciais para tratamento.
Detectar esses oligômeros menores é complicado. Métodos tradicionais, como a imunohistoquímica, muitas vezes não conseguem diferenciá-los da α-sinucleína regular abundante ou de agregados maiores. As técnicas existentes podem não fornecer a especificidade necessária para identificar as formas prejudiciais da proteína. Portanto, os pesquisadores têm buscado melhores maneiras de reconhecer e estudar esses oligômeros.
Novas Técnicas na Pesquisa
Um método promissor para detectar esses aglomerados menores de α-sinucleína é o ensaio de ligação em proximidade (PLA). Essa técnica usa anticorpos específicos que podem reconhecer diferentes formas da proteína quando estão próximos. Ao amplificar o sinal, os pesquisadores conseguem visualizar interações que de outra forma passariam despercebidas. Dois tipos de anticorpos são frequentemente usados: um que reconhece todas as formas de α-sinucleína e outro que foca apenas nas formas agregadas.
Usando esse método, os cientistas podem diferenciar as formas patológicas de α-sinucleína das normais. Um avanço recente nessa área inclui um novo anticorpo que ataca apenas a α-sinucleína agregada, o que pode oferecer uma precisão melhor na detecção dos oligômeros prejudiciais.
Metodologia
Para testar essa nova técnica, os pesquisadores desenvolveram um novo PLA usando o anticorpo especializado para a α-sinucleína agregada. Eles conduziram experimentos em modelos celulares e em amostras de cérebro humano. Células que superexpressam α-sinucleína foram tratadas para induzir a formação de oligômeros, enquanto outras condições foram modificadas para reduzir a agregação.
Os pesquisadores então compararam a eficácia do novo anticorpo contra o anticorpo tradicional que ataca todas as formas de α-sinucleína. Através dessa comparação, eles visavam determinar se o novo método poderia identificar melhor os agregados prejudiciais que desempenham um papel na progressão da doença.
Descobertas em Modelos Celulares
Ao usar o novo método PLA em modelos celulares que superexpressam α-sinucleína, os pesquisadores observaram um sinal forte quando a proteína se agregava. Em contraste, quando um inibidor de agregação foi aplicado, o sinal diminuiu significativamente, indicando que a presença de oligômeros estava diretamente ligada ao sinal PLA observado. O método antigo não mostrou essa relação clara, sugerindo que a nova abordagem poderia ser mais sensível na detecção dos estágios iniciais da agregação.
Observações em Amostras de Cérebro Humano
Os pesquisadores então aplicaram o novo método em amostras de cérebro humano de pacientes com demência com corpos de Lewy e controles sem doenças neurológicas. Eles queriam ver se o novo PLA poderia fornecer insights sobre a presença de α-sinucleína patológica nessas amostras.
Em amostras de cérebro de pacientes com demência, o novo PLA detectou quantidades substanciais de α-sinucleína agregada em neurônios, enquanto os controles mostraram muito menos. Os métodos tradicionais usados para estudar essas amostras muitas vezes deixavam passar essa patologia generalizada de α-sinucleína, sugerindo que o novo método PLA pode proporcionar uma compreensão mais abrangente da progressão da doença.
O Papel dos Oligômeros
Curiosamente, os pesquisadores notaram que a presença dos maiores corpos de Lewy não correspondia à quantidade de oligômeros detectados. Isso levanta questões sobre o papel dos oligômeros na doença. Pode ser que, à medida que os pacientes progridem na doença, os oligômeros prejudiciais sejam convertidos em estruturas maiores e menos tóxicas, o que poderia explicar porque a correlação entre os dois não é simples.
Implicações para o Tratamento
As descobertas desse estudo são significativas para entender a progressão das sinucleinopatias e podem ter implicações para futuras estratégias de tratamento. Se os oligômeros se mostrarem as formas mais perigosas da α-sinucleína, atacá-los poderia ser um foco para a terapia. O novo método PLA também poderia facilitar a identificação de pacientes que estão em risco de desenvolver sintomas mais severos com base na presença desses agregados.
Investigando a Patologia Neuronal
Além de estudar amostras de cérebro de pacientes com demência, os pesquisadores também analisaram amostras de cérebro de pessoas com doença de Parkinson. Ao aplicar o novo PLA, eles pretendiam avaliar se esse método poderia diferenciar entre os estágios iniciais e finais da doença.
Os resultados mostraram que indivíduos em estágios iniciais e finais da doença de Parkinson tinham uma quantidade significativa de oligômeros detectáveis, indicando que o novo PLA poderia revelar indicadores precoces da gravidade da doença que podem não ser visíveis com técnicas tradicionais.
Um Olhar Mais Próximo nos Neurônios
Além disso, a análise detalhada das células neuronais mostrou que a distribuição dos oligômeros variava significativamente entre as células. Essa variação sugere que certos neurônios podem ser mais suscetíveis aos efeitos tóxicos da α-sinucleína mal dobrada. Entender por que alguns neurônios são mais afetados pode ser fundamental para desenvolver estratégias de proteção para a saúde do cérebro.
Limitações e Desafios
Apesar dos resultados promissores, a pesquisa tem limitações. Primeiro, o número de amostras humanas estudadas foi relativamente pequeno, e são necessários estudos mais amplos para confirmar essas descobertas e explorar as nuances da patologia da α-sinucleína. Além disso, os métodos usados para identificar a presença e distribuição dos oligômeros podem ser sensíveis a vários fatores, como a preparação das amostras e a especificidade dos anticorpos.
Direções Futuras
Seguindo em frente, os pesquisadores esperam expandir seu entendimento da patologia da α-sinucleína aplicando o novo PLA a coortes maiores e diferentes regiões do cérebro. Isso poderia fornecer mais insights sobre o papel dos oligômeros em várias doenças neurodegenerativas.
Investigando diferentes regiões do cérebro e examinando os estágios iniciais da agregação, os pesquisadores podem descobrir novas oportunidades de tratamento que se concentrem em interromper a formação dos oligômeros prejudiciais. Isso poderia levar a estratégias preventivas para indivíduos em risco de desenvolver essas doenças debilitantes.
Conclusão
Resumindo, esse estudo apresenta um avanço significativo na detecção de agregados de α-sinucleína que, acredita-se, desempenham um papel crucial na progressão de doenças neurodegenerativas. Ao utilizar um novo ensaio de ligação em proximidade que foca especificamente nas formas agregadas da α-sinucleína, os pesquisadores podem obter novas perspectivas que podem ajudar a desenvolver tratamentos direcionados.
A capacidade de identificar e analisar a presença desses agregados prejudiciais não só melhora nossa compreensão dos mecanismos da doença, mas também abre caminho para futuras aplicações clínicas voltadas para aliviar o impacto dessas condições graves. À medida que mais estudos se desenrolam, a potencial melhoria dos resultados dos pacientes através da detecção precoce e terapias direcionadas se torna cada vez mais tangível.
Título: MJF-14 proximity ligation assay detects early non-inclusion alpha-synuclein pathology with enhanced specificity and sensitivity
Resumo: Lewy pathology, consisting of Lewy bodies and Lewy neurites, is the pathological hallmark of synucle-inopathies such as Parkinsons disease and dementia with Lewy bodies, but it is generally thought to represent late-stage pathological changes. In contrast, -synuclein oligomers are regarded as early-stage pathology, likely involved in disease progression and cellular toxicity. Oligomers, however, are not de-tected by standard immunohistochemistry but require specific detection techniques such as the proxim-ity ligation assay (PLA). Here, we describe the MJF-14 PLA, a new PLA towards aggregated -synuclein with unprecedented specificity, attained by the utilization of aggregate conformation-specific -synu-clein antibody MJFR-14-6-4-2 (hereafter MJF-14). Signal in the assay directly correlates with -synuclein aggregation in SH-SY5Y cells, as treatment with aggregation inhibitor ASI1D significantly lowers PLA sig-nal. In human cortical neurons, MJF-14 PLA detects pre-formed fibril-induced aggregation, especially prominent when using stealth PFFs invisible to the MJF-14 antibody. Co-labelling of MJF-14 PLA and pS129--synuclein immunofluorescence in post-mortem dementia with Lewy bodies cases showed that while the MJF-14 PLA reveals extensive non-inclusion pathology, it is not sensitive towards Lewy bodies. In Parkinsons disease brain, direct comparison of PLA and IHC with the MJF-14 antibody, combined with machine learning-based quantification, showed striking -synuclein pathology preceding the formation of conventional Lewy pathology. The majority of the PLA-revealed non-inclusion pathology was found in the neuropil, including some clearly located in the presynaptic terminals. With this work, we introduce an improved -synuclein aggregate PLA to uncover abundant non-inclusion pathology, which deserves future validation with multiple brain bank resources and in different synucleinopathies.
Autores: Nanna M. Jensen, Y. Fu, C. Betzer, H. Li, S. Elfarrash, A. H. Shaib, D. Krah, Z. Vitic, L. Reimer, H. Gram, V. Buchman, M. Denham, S. O. Rizzoli, G. M. Halliday
Última atualização: 2024-07-08 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.08.602186
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.08.602186.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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