Μια από τις πιο εντυπωσιακές εξελίξεις στην έρευνα γύρω από το Alzheimer έρχεται αυτή τη φορά όχι από το κλασικό πεδίο της νευροβιολογίας, αλλά από τις αρχές της φυσικής των πολυμερών.
Ερευνητές του Tokyo Metropolitan University φαίνεται πως έκαναν ένα βήμα που αλλάζει το αφήγημα γύρω από τη δημιουργία των καταστροφικών συσσωματωμάτων της πρωτεΐνης ταυ και μαζί ίσως την κατεύθυνση της μάχης απέναντι στη νόσο.
Για δεκαετίες, η επιστημονική κοινότητα εξετάζει το Alzheimer μέσα από μια ιατροκεντρική οπτική: φάρμακα, βιοχημικές διεργασίες, βιοδείκτες και προσπάθειες να διαλυθούν οι ήδη σχηματισμένες ίνες ταυ, οι οποίες καταστρέφουν σταδιακά τη λειτουργία των νευρώνων. Όμως η στασιμότητα στην αποτελεσματική αντιμετώπιση της νόσου έχει ωθήσει ερευνητές να ψάξουν αλλού για απαντήσεις. Και, όπως φαίνεται, μια φρέσκια ματιά μπορεί να ανοίξει εντελώς νέα μονοπάτια.
Το κλειδί βρίσκεται σε μια φαινομενικά απλή ερώτηση: σχηματίζονται οι ίνες ταυ ξαφνικά, από τη μια στιγμή στην άλλη; Η ομάδα του καθηγητή Rei Kurita δείχνει ότι η απάντηση είναι ξεκάθαρα όχι.
Οι ερευνητές προσέγγισαν την πρωτεΐνη του σαν να μελετούσαν την κρυσταλλοποίηση πολυμερών. Στον κόσμο των πολυμερών, η μετάβαση από μια διαλυμένη κατάσταση σε μια κρυσταλλική δομή δεν γίνεται με την άμεση προσθήκη μορίων σε μια αλυσίδα. Προηγούνται ενδιάμεσες μορφές που λειτουργούν σαν «εμβρυακά στάδια» πριν η δομή στερεοποιηθεί.
Μελετώντας λοιπόν την ταυ σε υδατικό περιβάλλον, η ομάδα παρατήρησε ότι πριν εμφανιστούν οι γνωστές ίνες, η πρωτεΐνη συγκεντρώνεται πρώτα σε μικροσκοπικά, χαλαρά συσσωματώματα. Πρόκειται για νανοσυμπλέγματα με διάμετρο λίγων δεκάδων νανομέτρων, αρκετά μαλακά ώστε να διαλύονται εύκολα και το σημαντικότερο, είναι αναστρέψιμα. Μέθοδοι όπως small-angle X-ray scattering και τεχνικές φθορισμού επιβεβαίωσαν την ύπαρξη αυτών των προδρόμων δομών.
Αυτή η «ενδιάμεση στάση» ήταν ουσιαστικά αόρατη στα περισσότερα προηγούμενα μοντέλα. Και αυτό κάνει τη νέα ανακάλυψη εξαιρετικά κρίσιμη.
Αφού οι επιστήμονες κατάφεραν να εντοπίσουν τους πρόδρομους σχηματισμούς, έκαναν το επόμενο λογικό βήμα: προσπάθησαν να τους καταστρέψουν. Το αποτέλεσμα ήταν ένα μικρό επιστημονικό σοκ. Με την αλλαγή της συγκέντρωσης χλωριούχου νατρίου σε συνδυασμό με την παρουσία ηπαρίνης, ενός βιολογικού παράγοντα γνωστού για την επίδρασή του στη συμπεριφορά της ταυ, τα νανοσυμπλέγματα διαλύθηκαν πλήρως.
Και τότε συνέβη το απρόσμενο: οι ίνες του σχεδόν σταμάτησαν να σχηματίζονται.
Η εξήγηση φαίνεται να σχετίζεται με την ηλεκτροστατική αλληλεπίδραση. Σε υψηλότερη συγκέντρωση φορτισμένων ιόντων, οι δεσμοί που βοηθούν τις πρωτεΐνες να ενωθούν αποδυναμώνονται. Αυτό μειώνει σημαντικά την πιθανότητα τα μόρια να «βρουν» το ένα το άλλο και να σχηματίσουν συσσωματώματα. Αν δεν υπάρχουν οι πρόδρομοι κόμβοι, οι καταστροφικές ίνες απλώς δεν ξεκινούν ποτέ.
Η προοπτική είναι ριζοσπαστική. Αντί οι μελλοντικές θεραπείες να επικεντρώνονται στην εξουδετέρωση των ώριμων συσσωματωμάτων, που είναι εξαιρετικά σταθερά και δύσκολο να διαλυθούν, θα μπορούσαν να στοχεύσουν τα αρχικά, εύθραυστα στάδια της διαδικασίας.
Η ανάλυση της ομάδας του Tokyo Metropolitan University δεν αφορά μόνο το Alzheimer. Οι ίδιες αρχές μπορούν να εφαρμοστούν και σε άλλες ασθένειες όπου οι παθολογικές πρωτεΐνες συσσωρεύονται σε ίνες, από το Parkinson μέχρι άλλες μορφές άνοιας. Αν οι επιστήμονες καταφέρουν να εντοπίσουν παρόμοιες ενδιάμεσες φάσεις σε αυτές τις πρωτεΐνες, ίσως ανοίξει ένα ενιαίο μονοπάτι θεραπευτικής προσέγγισης.
Η πρωτεΐνη ταυ λειτουργεί σαν εσωτερική «δοκός στήριξης» των νευρώνων, κρατώντας σταθερά τα μικροσωληνίδια που επιτρέπουν τη μεταφορά θρεπτικών συστατικών και σημάτων μέσα στο κύτταρο. Όταν η δομή της διαταράσσεται, η ταυ χάνει αυτή την ευθυγράμμιση και αρχίζει να συσσωρεύεται σε μακριές, ίνες που πνίγουν την κυτταρική λειτουργία. Αυτές οι συσσωρεύσεις σχετίζονται άμεσα με τη γνωστική φθορά που χαρακτηρίζει το Alzheimer.
Το ότι οι ίνες εξαρτώνται από μικρότερες συστάδες ως αφετηρία τους αποτελεί τη βάση για τη νέα θεραπευτική προσέγγιση. Αν εμποδιστεί αυτό το πρώτο στάδιο, η αλυσιδωτή αντίδραση μπορεί να μην ξεκινήσει ποτέ.
