Una investigación abre el camino hacia un diagnóstico precoz del Alzheimer

Se estudiaron fragmentos peptídicos marcados con isótopos radiactivos como biomarcadores del proceso degenerativo que lleva a la muerte de las neuronas

Por Karina Toledo, desde Foz do Iguaçu (estado de Paraná)  | Agência FAPESP – Una investigación realizada en la Facultad de Ciencias Médicas del hospital Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP), en Brasil, con el apoyo de la FAPESP, puede derivar en la formulación de un diagnóstico precoz de la enfermedad de Alzheimer.

No existen actualmente marcadores biológicos o estudios por imágenes disponibles en la rutina clínica que apunten a detectar el avance del proceso degenerativo cerebral. El diagnóstico se realiza únicamente cuando ya existen señales de declinación cognitiva, básicamente por exclusión de otras condiciones que provocan pérdida de memoria y demencia.

“Se estima que alrededor del 50% de las neuronas ya se han muerto cuando los pacientes comienzan a manifestar síntomas de compromiso cognitivo. A esa altura, no hay mucho más que se pueda hacer. No obstante, de detectarse el proceso degenerativo al comienzo, las posibilidades de estabilizar su progresión con las drogas actualmente disponibles son mucho mayores”, sostuvo Luciana Malavolta Quaglio, docente del Departamento de Ciencias Fisiológicas de la FCMSCSP, en diálogo con Agência FAPESP.

Algunos resultados del trabajo coordinado por Malavolta Quaglio se dieron a conocer el pasado 30 de agosto en Foz do Iguaçu, en el estado de Paraná, durante la 31ª Reunión Anual de la Federación de Sociedades de Biología Experimental (FeSBE).

En su laboratorio, la investigadora sintetizó pequeños fragmentos peptídicos capaces de ser atraídos por un péptido mayor conocido como beta-amiloide, que cumple un papel crucial en el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer.

Por motivos que la ciencia aún no comprende totalmente, las moléculas beta-amiloides naturalmente presentes en el organismo empiezan a agruparse, formando las llamadas placas beta-amiloides. Estos aglomerados se acumulan en el cerebro y causan una serie de alteraciones que, junto con otros factores, resultan en la muerte de neuronas.

El objetivo de la investigación de Malavolta Quaglio consiste en desarrollar biomarcadores capaces de apuntar en análisis clínicos la presencia de placas beta-amiloides en el cerebro.

“Estamos testeando cuatro fragmentos peptídicos distintos, todos con pocos aminoácidos. Mientras que el péptido beta-amiloide tiene alrededor de 42 residuos de aminoácidos, los nuestros tienen entre cuatro y seis, pues, de ser grandes, no logran atravesar la barrera hematoencefálica [un conjunto de células sumamente unidas que protegen al sistema nervioso central contra sustancias potencialmente tóxicas presentes en la sangre] y llegar al cerebro”, explicó Malavolta Quaglio.

El diseño de las moléculas se concluyó en 2011. Desde entonces, en colaboración con científicos del Instituto Israelita de Enseñanza e Investigación Albert Einstein, Malavolta Quaglio ha venido perfeccionando métodos de radiomarcación, es decir, de unión de los fragmentos peptídicos con isótopos radiactivos, lo que permite seguir la distribución del compuesto por el organismo y realizar estudios por imágenes.

Esta estrategia es similar a la aplicada en los estudios de cintilografía utilizados para evaluar la función renal o la cardíaca, por ejemplo. Se inyecta en el organismo un compuesto radiomarcado que tenga afinidad con el tejido de interés. Cuando los elementos llegan al órgano blanco, se identifican las radiaciones emitidas con un aparato conocido como cámara de cintilación y se las transforma en imágenes que los expertos pueden interpretar.

La radiomarcación se efectúa con el radioisótopo tecnecio, un elemento que emite radiación gamma. Según Malavolta Quaglio, ese isótopo ha sido bastante utilizado en exámenes de medicina nuclear para el diagnóstico, pues tiene una vida media de seis horas, tiempo suficiente para la realización del examen y para que el paciente tenga el alta hospitalaria en el día.

“En promedio, las técnicas de radiomarcación directa con tecnecio [cuando el radioisótopo se une directamente a la molécula] descritas en la literatura científica llegan a un rendimiento de entre el 60% y el 65% [el porcentaje de fragmentos que efectivamente permanecen unidos al radioisótopo]. Nosotros obtuvimos valores superiores al 90%, lo cual es considerado bastante satisfactorio en el campo de la medicina nuclear."

Ensayos preclínicos

Se realizaron diversos test in vitro e in vivo a los efectos de evaluar la estabilidad de los péptidos radiomarcados y su biodistribución en el organismo.

En uno de los experimentos, se comparó a un grupo de ratones sanos con otro genéticamente modificado para desarrollar un cuadro similar al Alzheimer. En este modelo, con el objetivo inducir la formación de las placas beta-amiloidea en el cerebro de los animales, se inserta en el genoma de los roedores una mutación doble en la proteína APP (una proteína precursora amiloidea), que da origen al péptido beta-amiloide.

Los fragmentos radiomarcados se les inyectaron a ambos grupos de animales y, al cabo de diferentes tiempos, los científicos realizaban el conteo de la radiación en cada uno de los órganos, con la ayuda de un contador de radiación gamma.

“Dependiendo del fragmento, observamos que entre el 3% y el 5% de las moléculas radiomarcadas lograban llegar efectivamente hasta el cerebro de los animales genéticamente modificados, un índice que se considera satisfactorio. En la actualidad existen radiofármacos que se utilizan en otros tipos de diagnósticos, en los cuales el porcentaje de especificidad se ubica alrededor del 1%”, comento Malavolta Quaglio.

En los animales de control (los sanos), según la investigadora, la actividad radiactiva referente a los péptidos radiomarcados se ubica alrededor del 0.5% en el cerebro.

En los test in vitro, el índice de interacción de los fragmentos radiomarcados con las células cerebrales de los ratones con Alzheimer fue del 50%. En tanto, con las células de los ratones sanos, dicho índice se ubicó entre el 10% y el 12%.

Al evaluar la interacción de los fragmentos radiactivos con las proteínas presentes en la sangre de los roedores, el índice se ubicó alrededor del 35% en ambos grupos.

“En este caso, cuanto más bajo sea el índice, mejor, pues una mayor cantidad del compuesto queda libre para llegar al blanco deseado. El resultado de este experimento muestra que el 65% de nuestros fragmentos peptídicos se encuentra libre para recorrer todo el organismo. Algunos de los fármacos disponibles actualmente exhiben un 95% de interacción con las proteínas plasmáticas, es decir que sólo el 5% de las moléculas queda libre y, aun así, no se obtiene alguna eficiencia todavía. Imagínese cuando se cuenta con el 65% del compuesto libre", comparó Malavolta Quaglio.

Una de las estrategias que la investigadora pretende poner a prueba para aumentar el porcentaje de fragmentos radiomarcados que llegan al cerebro es el encapsulado en nanopartículas. Ya se han realizado algunos test iniciales.

Resultados preliminares de la investigación presentada en la FeSBE también han salido publicados en Neurological Sciences, Neuropeptides, Journal of Peptide Science, Protein & Peptide Letters y Revista Brasileira de Psiquiatria, entre otras revistas científicas.