Láser para estudiar y tratar el Parkinson antes de que se manifieste

Una investigación de la Universidad del Estado de Michigan, EEUU, publicada en la Journal of Biological Chemistry , muestra que una pequeña "pinza molecular" provoca que las proteínas se agrupen, esto es, la agregación, el primer paso de trastornos neurológicos como la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Huntington.

"Los resultados están empujando a una molécula prometedora hacia la fase de ensayos clínicos y, de hecho, a convertirse en un nuevo fármaco", dijo Lisa Lapidus, profesora asociada de Física y Astronomía de la Universidad del estado de Michigan y coautora del artículo.
"Para cuando los pacientes muestran síntomas y concurren a un médico, la agregación ya se está produciendo fuertemente en sus cerebros", dijo. "En el laboratorio, sin embargo, podemos ver los primeros pasos, en el mismo lugar en el que las drogas podrían ser más eficaces. Esto podría ser un gran modelo para la lucha contra el Parkinson y otras enfermedades que implican la agregación neurotóxica".
El laboratorio donde la Dra. Lapidus se desempeña utiliza el láser para estudiar la velocidad de la reconfiguración de las proteínas antes de la agregación, una técnica en la que Lapidus es pionera. Las proteínas son cadenas de aminoácidos que realizan la mayor parte del trabajo en las células. Los científicos entienden la estructura de proteínas, pero no saben cómo se construyen, un proceso conocido como "plegamiento".
Los estudios de Lapidus han arrojado luz sobre ese proceso mediante la correlación de la velocidad a la que una proteína desplegada cambia de forma, o se reconfigura, con su tendencia a agruparse o unirse con otras proteínas. Si la reconfiguración es mucho más rápida o más lenta que la velocidad a la cual las proteínas chocan entre sí, la agregación es lenta, pero si la reconfiguración es a la misma velocidad, la agregación es rápida.
Srabasti Acharya, autor principal y estudiante de doctorado en el laboratorio de Lapidus, puso a prueba la molécula CLR01, que fue patentada conjuntamente por investigadores de la Universidad de Duisburg-Essen (Alemania) y la UCLA. La molécula CLR01 se une a la proteína y evita la agregación mediante la aceleración de la reconfiguración. Es como una garra que se acopla al aminoácido lisina, que es parte de la proteína.
Este trabajo fue precedido por una investigación de Lapidus, que involucra a la especia cúrcuma. Mientras que las moléculas de especias ponen a los investigadores en un camino sólido, en cambio las moléculas no son candidatos viables de drogas porque no pueden cruzar la barrera sangre-cerebro, el filtro que controla qué productos químicos llegan al cerebro.
La molécula CLR01 imita la capacidad de las moléculas de cúrcuma para evitar la agregación. Pero a diferencia de la especia, la CLR01 puede cruzar la barrera hematoencefálica y actuar en el sitio del cerebro que es preciso. No sólo van al lugar correcto, sino que las moléculas CLR01 también funcionan aún mejor porque aceleran la reconfiguración incluso más que la cúrcuma. Además Acharya mostró que la CLR01 ralentiza el primer paso de la agregación, y los resultados del estudio trazan una hoja de ruta clara para conducir la droga hacia los ensayos clínicos.

Estas animaciones muestran lo que sucede con las proteínas no plegadas cuando se enfrenten entre sí. Si las proteínas se reconfiguran (meneo alrededor) a la misma velocidad que chocan, van a permanecer juntas (cuerdas verdes), lo que puede conducir a enfermedades como el Parkinson o el Alzheimer. Pero si se reconfiguran lento (azul) o más rápido (rojo), son capaces de escapar a la agregación. Algunas moléculas pequeñas pueden adherirse a la proteína y hacer que se reconfiguren más rápido para evitar que se agreguen (cambio de verde a rojo), y potencialmente convertirse en fármacos para estas enfermedades. (Animación por Lisa Lapidus)

Oír hablar de un laboratorio de física no tradicional de avanzada en medicina es lo que atrajo a Acharya a trabajar con Lapidus.
"Yo sabía que quería estudiar física cuando vine a la Universidad de Michigan, pero cuando me enteré de la presentación de la Dra. Lapidus durante la orientación, supe que esto es lo que quería hacer", dijo Acharya. "Estamos utilizando la física para entender mejor la biología para ayudar a curar enfermedades reales."
Para ayudar al desarrollo de la investigación hacia la siguiente fase, Gal Bitan, coautor y profesor de la UCLA, está llevando adelante una campaña para recaudar fondos para los ensayos clínicos.

Fuentes: Neuroscience News, The Journal of Biological Chemistry