Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Tóquio recorreram a conceitos da física dos polímeros para compreender melhor uma característica central da doença de Alzheimer: a formação de fibrilas da proteína tau. O trabalho deles mostrou que essas fibrilas não apareceram repentinamente. Em vez disso, aparecem depois que grandes aglomerados de proteína tau começam a se reunir em solução, um processo semelhante à cristalização do polímero. Quando os cientistas romperam estes primeiros agrupamentos, as fibrilas não se formaram, proporcionando uma direção promissora para novas estratégias de combate às doenças neurodegenerativas.
A doença de Alzheimer (DA) continua a ser um dos desafios médicos mais difíceis, especialmente à medida que a população global continua a envelhecer. Os cientistas há muito se concentram nas abordagens farmacológicas e biomédicas tradicionais. No entanto, a complexidade da DA levou os investigadores a explorar conhecimentos de outras áreas da ciência que podem abrir novos caminhos para a compreensão da doença e a concepção de tratamentos.
Como o comportamento do polímero ajuda a explicar as fibrilas Tau
A equipe de pesquisa liderada pelo professor Rei Kurita aplicou a ideia de como os polímeros se organizam em cristais. Os polímeros são longas cadeias de unidades moleculares repetidas e geralmente não podem ser cristalizadas simplesmente adicionando uma cadeia de cada vez. Em vez disso, eles passam por estruturas precursoras intermediárias antes de formar cristais ordenados. Usando este conceito, os cientistas examinaram a proteína tau em solução e descobriram que a formação de fibrilas (fibrilação) também é precedida por uma fase precursora. Neste caso, os precursores são conjuntos soltos de proteína tau, com apenas dezenas de nanômetros de tamanho. Técnicas como espalhamento de raios X de pequeno ângulo e análise baseada em fluorescência confirmaram a existência dessas estruturas.
Uma descoberta importante é que esses precursores não são aglomerados rígidos, mas sim aglomerados temporários e flexíveis. Os pesquisadores conseguiram dissolvê-los variando os níveis de cloreto de sódio na presença de heparina, um anticoagulante natural. Quando os aglomerados são interrompidos ou impedidos de se formar, a solução quase não produz fibrilas de tau. A equipe acredita que esse efeito ocorre porque um aumento na concentração de íons carregados reduz a força da interação entre tau e heparina. De acordo com a explicação deles, esta mudança aumenta a “blindagem” eletrostática, tornando mais difícil para as moléculas se encontrarem e formarem aglomerados.
Novas direções de tratamento para a doença de Alzheimer e outras doenças
Estas descobertas sugerem uma possível mudança na forma como os cientistas tratam a DA. O objetivo das abordagens terapêuticas não é tentar quebrar as fibrilas finais, mas bloquear os estágios precursores reversíveis antes da formação de estruturas prejudiciais. Esta abordagem poderia impactar não apenas a pesquisa sobre a doença de Alzheimer, mas também os esforços para compreender outras doenças neurodegenerativas, incluindo a doença de Parkinson.
Este trabalho foi apoiado pelos números de concessão do programa JST SPRING JPMJSP2156, números de concessão JSPS KAKENHI 22K07362, 25K21773, 24H00624, 22H05036, 23K21357, 25K02405, 23H00394, 23KK0133 e 20H01874, número de concessão do programa de pesquisa e desenvolvimento JST Moonshot JPMJMS2024 e números de concessão AMED 24wm0625303 e 25dk0207073.
Fibrilhas de proteína Tau
As fibrilas de tau são feixes anormais de tau que se agrupam dentro dos neurônios quando a tau perde sua forma e função normais. Em condições saudáveis, a proteína tau atua como um feixe de suporte estável, ajudando a manter os microtúbulos que permitem a passagem de nutrientes e sinais através das células nervosas. Quando a proteína tau se desdobra incorretamente, ela começa a se agrupar em longos agregados fibrosos chamados fibrilas. Estas estruturas interferem nos sistemas de transporte interno das células e estão intimamente ligadas ao declínio cognitivo na doença de Alzheimer e outras doenças neurodegenerativas. Como as fibrilas crescem a partir de aglomerados menores de proteínas tau iniciais, os pesquisadores estão cada vez mais interessados em bloquear essas etapas iniciais para evitar danos posteriores.
