Un equipo de investigadores del Hospital General de Massachusetts MGH y el Instituto Rowland de la Universidad de Harvard han utilizado una nanopresencia especializada desarrollada por los investigadores de Harvard / Rowland para medir directamente los niveles de proteínas clave dentro de las células vivas cultivadas. Como se describe en la revista Nano letras , los investigadores usaron el dispositivo para rastrear los niveles de las proteínas asociadas a la enfermedad de Alzheimer amiloide-beta A-beta y tau en las neuronas y otras células expuestas a un anestésico que se sabe que produce cambios similares al Alzheimer en los cerebros de los ratonesSus resultados respaldan la opinión de que la generación de A-beta es uno de los primeros pasos que conducen a la neurodegeneración característica de la enfermedad de Alzheimer.
"Para estudiar la dinámica de A-beta y tau, necesitábamos una forma de activar la expresión de ambas proteínas y una herramienta para rastrear los cambios dinámicos de la expresión de proteínas", dice el autor principal Feng Liang, PhD, investigador delInstituto Rowland.
En 2008, algunos de los miembros de MGH del equipo actual mostraron que el anestésico isoflurano indujo cambios característicos observados en la enfermedad de Alzheimer, incluida la activación de enzimas de muerte celular y la generación de A-beta, en células cultivadas y en cerebros de ratonesEn 2014, los investigadores de Harvard / Rowland demostraron la capacidad de su nanodispositivo para detectar niveles de proteínas intracelulares en células vivas cultivadas. El estudio actual combina ambos logros para investigar una pregunta clave sobre el mecanismo de la enfermedad de Alzheimer: si la generaciónde A-beta precede o sigue a la generación de la forma anormal de tau que caracteriza la enfermedad.
La punta del dispositivo desarrollado por los investigadores de Harvard / Rowland tiene alrededor de 50 nanómetros billonésimas de metro de ancho, aproximadamente 200 veces más pequeño que una sola célula. Un nanorod de oro integrado sirve como biosensor de lo que se llama resonancia de plasmón superficial- una oscilación de electrones en respuesta a una señal de luz que puede generar una lectura óptica que refleja señales de unión a proteínas. Los anticuerpos que se dirigen a proteínas específicas pueden integrarse en la sonda para proporcionar mediciones específicas de los niveles de proteínas. El equipo demostró primero que era posibleuse la sonda de punta de fibra nanoplasmónica nFTP para cuantificar los niveles de proteína en células individuales sin afectar su vitalidad y viabilidad.
Usando el dispositivo nFTP, los investigadores rastrearon los niveles cambiantes de A-beta y la forma de tau asociada a Alzheimer, que se caracteriza por un exceso de moléculas de fosfato, en células cultivadas que habían sido tratadas con isoflurano. Las lecturas indicaron que el aumentoen la expresión de A-beta precedió el aumento de los niveles de tau fosforilada en varias horas. El equipo demostró que, si bien el bloqueo de la expresión de A-beta redujo los niveles de tau, el bloqueo de tau no evitó el aumento inicial de A-beta. Sin embargo, sin tau fosforiladaexpresión, los niveles de A-beta finalmente comenzaron a caer, lo que sugiere una secuencia en la que la generación de A-beta estimula la fosforilación de tau, que promueve la generación adicional de A-beta.
"Hemos llevado el inmunoensayo tradicional a las células vivas con una sensibilidad exquisita", dice Qimin Quan, PhD, miembro del Instituto Rowland y co-autor corresponsal del informe Nano Letters. "El dispositivo aún tiene una capacidad limitada.para medir una gran cantidad de células individuales, lo que requiere una mejora adicional. Pero su alta sensibilidad, sin etiquetas y la capacidad de una sola célula lo convierten en una herramienta única para diagnosticar muestras limitadas obtenidas clínicamente ".
Zhongcong Xie, MD, PhD, director de la Unidad de Investigación de Anestesia Geriátrica en el Departamento de Anestesia, Cuidado Crítico y Medicina del Dolor de MGH y co-autor correspondiente del estudio, agrega: "Cada año, aproximadamente 8.5 millones de pacientes con enfermedad de Alzheimer necesitananestesia y atención quirúrgica en todo el mundo. Aprender cómo la anestesia afecta los mecanismos detrás de la enfermedad de Alzheimer requerirá la colaboración entre especialistas en anestesia, neurología e ingeniería. Además, este uso de un anestésico y el dispositivo nFTP para medir las interacciones entre A-beta y tau es solo unprimer paso ". Xie es profesora de anestesia en la Harvard Medical School.
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Materiales proporcionado por Hospital General de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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