Una molécula hecha a medida que une las conexiones nerviosas
CPTX (naranja) combina dominios funcionales presentes en las proteínas organizadoras sinápticas naturales de una manera única. El compuesto fue diseñado para actuar como un constructor de puentes universal para las conexiones excitatorias entre las células nerviosas. Crédito: DZNE / Alexander Dityatev
Investigadores del Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE), Reino Unido y Japón, han desarrollado una proteína de acción neurológica y la han probado en estudios de laboratorio. En ratones, el compuesto experimental mejoró los síntomas de ciertas lesiones y enfermedades neurológicas, mientras que a nivel microscópico pudo establecer y reparar conexiones entre neuronas. Este estudio de prueba de principio sugiere que los productos biológicos, que actúan sobre la conectividad neuronal, podrían tener un uso clínico a largo plazo. Los resultados se publican en la revista Science.
La red neuronal del cerebro humano sufre cambios a lo largo de toda la vida para poder asimilar la información y almacenarla de manera adecuada. Esto se aplica en particular a la generación y recuperación de recuerdos. Las llamadas sinapsis juegan un papel central en la capacidad de adaptación del cerebro. Son uniones a través de las cuales las señales nerviosas pasan de una célula a la siguiente. Una serie de moléculas específicas conocidas como proteínas organizadoras sinápticas aseguran que las sinapsis se formen y reconfiguren cuando sea necesario.
Una proteína artificial
Un equipo internacional de investigadores ha combinado ahora elementos estructurales de tales proteínas naturales moléculas que se producen en una proteína artificial llamada CPTX y probó su efecto en modelos de enfermedades. Con este fin, el compuesto se administró a ratones con deficiencias neurológicas análogas a las dolencias humanas. Específicamente, las pruebas se centraron en la enfermedad de Alzheimer, la lesión de la médula espinal y la enfermedad de ataxia cerebelosa que se caracteriza principalmente por una falla en la coordinación muscular. Todas estas condiciones están asociadas con daño a las sinapsis o su pérdida. El estudio fue un esfuerzo de colaboración de expertos de varias instituciones de investigación, incluido el sitio de Magdeburg de DZNE, el Laboratorio de Biología Molecular MRC en el Reino Unido, la Facultad de Medicina de la Universidad de Keio en Tokio y, también en Japón, la Universidad Médica de Aichi.
Aliviar los síntomas de la enfermedad
«En nuestro laboratorio, estudiamos el efecto de CPTX en ratones que presentaban ciertos síntomas de la enfermedad de Alzheimer», dijo el profesor Alexander Dityatev, investigador sénior de DZNE, que ha estado investigando proteínas sinápticas durante muchos años. «Descubrimos que la aplicación de CPTX mejoró el rendimiento de la memoria de los ratones».
Los investigadores también observaron la normalización de varios parámetros neuronales importantes que están comprometidos en la enfermedad de Alzheimer, así como en el modelo animal estudiado. Es decir, CPTX aumentó la capacidad de cambio de las sinapsis, lo que se considera un proceso celular asociado con la formación de la memoria. Además, se demostró que CPTX eleva lo que se llama «transmisión excitatoria». Es decir, la proteína actuaba específicamente sobre las sinapsis que promovían la actividad de la célula contactada. Y finalmente, CPTX aumentó la densidad de las llamadas espinas dendríticas. Estos son pequeños bultos en la membrana de la célula que son esenciales para establecer conexiones sinápticas excitatorias.
La investigación adicional realizada por los socios del estudio en el Reino Unido y Japón reveló que la aplicación de CPTX a ratones con disfunción motora causada por una lesión en la médula espinal o condiciones patológicas similares a la ataxia cerebelosa mejoraron la movilidad del roedor. Y a nivel celular, se demostró que el fármaco repara y promueve conexiones sinápticas excitatorias.
Un conector molecular
CPTX combina dominios funcionales presentes en proteínas organizadoras sinápticas naturales de una manera única. El compuesto fue diseñado para actuar como un constructor de puentes universal para las conexiones excitatorias entre las células nerviosas. Cuando dos neuronas se encuentran, ya sea en contacto adhesivo o en conexión sináptica, CPTX se une a moléculas específicas en las superficies de ambas células involucradas y, por lo tanto, desencadena la formación de nuevas sinapsis o fortalece las ya existentes.
“En este momento, este fármaco es experimental y su síntesis, cuyo mérito es de nuestros socios del Reino Unido, es bastante exigente. Estamos lejos de su aplicación en humanos”, enfatizó Dityatev, quien además de sus investigaciones en la DZNE también está miembro de la Facultad de Medicina de la Universidad de Magdeburg. «Sin embargo, nuestro estudio sugiere que CPTX puede incluso funcionar mejor que algunos de sus análogos naturales en la construcción y el fortalecimiento de las conexiones nerviosas. Por lo tanto, CPTX podría ser el prototipo de una nueva clase de medicamentos con potencial clínico». La aplicación sería en trastornos que están asociados con una conectividad neuronal deteriorada.
«Gran parte del esfuerzo terapéutico actual contra la neurodegeneración se centra en detener la progresión de la enfermedad y ofrece pocas posibilidades de restaurar las capacidades cognitivas perdidas. Nuestro enfoque podría ayudar a cambiar esto y posiblemente conducir a tratamientos que realmente regeneren las funciones neurológicas. Basado Sobre los principios que hemos utilizado en el diseño de CPTX, tenemos la intención de desarrollar más compuestos. En futuros estudios, queremos refinar sus propiedades y explorar posibles aplicaciones terapéuticas».
Explore más
Descubriendo el camino potencial para ralentizar el Alzheimer Más información: Una proteína organizadora sináptica sintética restaura los circuitos neuronales glutamatérgicos. Ciencia (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.abb4853 Información de la revista: Science
Proporcionado por el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas Cita: Una molécula hecha a medida que une las conexiones nerviosas (27 de agosto de 2020 ) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-08-tailor-made-molecule-ties-nerve.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.