Manuela Cassotta
Biologa, Medical writer
Per la prima volta, i ricercatori hanno utilizzato i dati umani per quantificare la velocità dei diversi processi che portano all’Alzheimer e hanno scoperto che si sviluppa in un modo molto diverso da quanto si pensasse in precedenza. Questi risultati potrebbero avere importanti implicazioni per lo sviluppo di potenziali trattamenti.
“Questo studio mostra l’importanza di utilizzare dati umani piuttosto che modelli animali imperfetti” – Tuomas Knowles –
Un team internazionale guidato dall’Università di Cambridge ha scoperto che, invece di iniziare da un punto del cervello e innescare una reazione a catena che provoca la morte delle cellule cerebrali, l’Alzheimer raggiunge precocemente diverse aree del cervello. La velocità con cui la malattia uccide le cellule in queste regioni producendo aggregati proteici tossici limita la velocità complessiva di progressione della malattia.
I ricercatori hanno utilizzato campioni di cervello postmortem di pazienti affetti da Alzheimer, nonché scansioni PET di pazienti viventi che vanno dal decadimento cognitivo lieve ai pazienti con malattia di Alzheimer avanzato per tracciare l’aggregazione della tau, una delle proteine chiave nella malattia. Nel morbo di Alzheimer, la tau e un’altra proteina chiamata amiloide-beta si accumulano in grovigli e placche – chiamate collettivamente aggregati – portando alla morte delle cellule cerebrali e alla degenerazione del cervello.
Nella malattia di Alzheimer, la tau e un’altra proteina chiamata amiloide-beta si accumulano in grovigli e placche – chiamate collettivamente aggregati – portando alla morte delle cellule cerebrali e alla degenerazione del cervello. Questo può portare a perdita di memoria, cambiamenti di personalità e difficoltà a svolgere le funzioni quotidiane. Combinando cinque diversi set di dati e applicandoli allo stesso modello matematico, i ricercatori hanno osservato che il meccanismo che controlla il tasso di progressione della malattia di Alzheimer è la replicazione degli aggregati nelle singole regioni del cervello, piuttosto che la diffusione degli aggregati da una regione all’altra.
I risultati, pubblicati sulla rivista Science Advances, aprono le porte alla comprensione dei meccanismi evolutivi dell’Alzheimer e di altre malattie neurodegenerative e suggeriscono nuovi modi per sviluppare trattamenti futuri. Per anni termini come “reazione a cascata” e “reazione a catena” sono stati usati per descrivere i processi cerebrali che portano al morbo di Alzheimer. È una malattia difficile da studiare perché si sviluppa nel corso di decenni e una diagnosi definitiva può essere data solo dopo l’esame di campioni di tessuto cerebrale post mortem.
Per anni, i ricercatori si sono basati in gran parte su modelli animali per studiare la malattia. I risultati nei topi suggerivano che il morbo di Alzheimer si diffondesse rapidamente perché gruppi di proteine tossiche colonizzavano diverse parti del cervello.
“Si pensava che l’Alzheimer si sviluppasse in modo simile a molti tumori: gli aggregati si formano in un’area e poi si diffondono attraverso il cervello”, ha affermato l’autore principale del progetto, il dottor Georg Meisl di Yusuf Hamied, Dipartimento di Chimica di Cambridge. “Ma invece, abbiamo scoperto che quando l’Alzheimer inizia, ci sono già aggregati in più regioni del cervello, quindi cercare di fermare la diffusione tra le regioni fa ben poco per rallentare la malattia”.
Questa è la prima volta che i dati umani vengono utilizzati per tracciare i processi che controllano lo sviluppo del morbo di Alzheimer nel tempo. Ciò è dovuto in parte ai metodi di cinetica chimica sviluppati a Cambridge nell’ultimo decennio che consentono la modellazione dei processi di aggregazione e diffusione nel cervello, nonché ai progressi nelle scansioni PET e ai miglioramenti nella sensibilità di altre misurazioni di parametri cerebrali.
“Questo studio mostra l’importanza di utilizzare dati umani piuttosto che modelli animali imperfetti”, ha affermato il professor Tuomas Knowles, coautore senior dello studio.
“È emozionante vedere progressi in questo campo: 15 anni fa, noi e altri abbiamo identificato i meccanismi molecolari sottostanti in semplici sistemi in vitro; ma ora siamo in grado di studiare questo processo a livello molecolare in pazienti reali, il che è un passo importante nello sviluppo di trattamenti futuri efficaci”. I ricercatori hanno scoperto che gli aggregati di tau si replicano molto lentamente, impiegando fino a cinque anni. “I neuroni sono molto efficienti nel prevenire la formazione di aggregati, ma se vogliamo sviluppare un trattamento efficace, dobbiamo trovare il modo per renderli più efficienti” ha affermato il Prof. David Klenerman, un altro co-autore dello studio, dell’Istituto di ricerca sulla demenza del Regno Unito, presso l’Università di Cambridge. “È affascinante come la biologia si sia evoluta per fermare l’aggregazione delle proteine”. I ricercatori affermano che il loro approccio potrebbe essere utilizzato per sviluppare trattamenti per il morbo di Alzheimer, che colpisce circa 44 milioni di persone in tutto il mondo, prendendo di mira i processi più importanti che si verificano durante lo sviluppo della malattia. Inoltre, il metodo può essere applicato ad altre malattie neurodegenerative come il morbo di Parkinson.
“La scoperta chiave è stata che nella fase della malattia che abbiamo studiato, sarebbe più efficace fermare la replicazione degli aggregati piuttosto che la loro diffusione”, ha affermato Knowles.
I ricercatori stanno ora progettando di esaminare i processi che precedono lo sviluppo della malattia e di estendere lo studio ad altre malattie, come la demenza frontotemporale, la lesione cerebrale traumatica e la paralisi sopranucleare progressiva, in cui si osservano anche aggregati di tau.
Lo studio è stato condotto in collaborazione con ricercatori del Regno Unito Dementia Institute, dell’Università di Cambridge e della Harvard Medical School. Il finanziamento è stato approvato dal Sidney Sussex College di Cambridge, dall’European Research Council, dalla Royal Society, dalla JPB Foundation, dalla Rainwater Foundation, dal National Institutes of Health e dal NIHR Cambridge Biomedical Research Center a sostegno della Cambridge Brain Bank.
Fonti:
Georg Meisl et al. ‘In vivo rate-determining steps of tau seed accumulation in Alzheimer’s disease.’ Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abh1448
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