Un laser contro Parkinson e Alzheimer

Potrebbe venire dal laser una nuova terapia per malattie come l’Alzheimer e il Parkinson. È quanto propone un gruppo di ricercatori della Chalmers University of Technology in Svezia e della Polish Wroclaw University of Technology in Polonia. Nel loro studio pubblicato suNature Photonics, gli scienziati hanno infatti messo a punto un metodo laser a multi-fotone che permette di identificare le “proteine malate” nel cervello dei pazienti affetti da malattie neurodegenerative e di distinguerle da quelle sane in maniera non invasiva. La speranza per il futuro è di sviluppare una terapia foto-acustica, in cui basterà bombardare il cervello con una luce laser per disintegrare e rimuovere gli aggregati proteici dannosi e curare in questo modo i pazienti senza dover ricorrere a operazioni chirurgiche o farmaci.

Le malattie neurodegenerative, come l’Alzheimer, il Parkinson e la malattia di Creutzfeldt-Jakob, nota anche come morbo della mucca pazza, sono tutte causate dalla formazione di placche amiloidi, ossia aggregati che derivano dall’accumulo di proteine normalmente presenti del cervello – la proteina beta-amiloide nel caso dell’Alzheimer, l’alfa-sinucleina nel Parkinson e i prioni nel caso della mucca pazza. Le placche si formano in seguito ad un processo di aggregazione, in cui le proteine mutate non sono in grado di ripiegarsi in maniera corretta e si legano l’una all’altra in strutture fibrose che si accumulano bloccando le funzioni dei neuroni e causando i sintomi tipici di queste malattie, tra cui la demenza senile. Al momento, non esiste nessuna cura per questo tipo di patologie e gli unici trattamenti disponibili sono basati sull’uso di farmaci piuttosto tossici.

Per una diagnosi più precisa e un trattamento più efficace è necessario innanzitutto riuscire a distinguere le proteine “malate” da quelle sane. A questo scopo, i ricercatori hanno paragonato le proprietà di assorbimento delle fibre amiloidi presenti nei cervelli malati con quelle delle proteine normali, usando una tecnica di scansione ottica tridimensionale (Z-scan), con una radiazione di lunghezza d’onda compresa tra 530 e 950 nm, ossia nello spettro compreso tra il verde e l’infrarosso. I loro risultati hanno dimostrato che gli aggregati proteici “anormali” formati sia dalla proteina beta amiloide sia dall’alfa-sinucleina, rispondevano alla luce laser in maniera diversa rispetto alla loro controparte sana, ossia evidenziavano maggiori proprietà di assorbimento ottico non lineare, una caratteristica non presente nelle proteine non aggregate.

Secondo gli autori queste proprietà derivano dal compatto ripiegamento tridimensionale delle fibre amiloidi “malate”, che genera un fenomeno di cooperazione tra gli amminoacidi (le unità di base delle proteine) eccitati dal laser che si trovano vicini nello spazio, modificandone le capacità di assorbimento. A conferma di questo modello, fibre di tipo amiloide costituite da molecole di insulina, organizzate spazialmente in maniera simile alle placche amiloidi “anormali”, presentavano lo stesso tipo di assorbimento ottico non lineare. Inoltre, queste proprietà sembravano dipendere da un elevato contenuto dell’amminoacido tirosina, abbondantemente presente sia nella proteina beta amiloide che nell’insulina.

“Nessuno, finora, ha valutato la possibilità di usare il laser per curare questi tipi di malattie”, spiega Piotr Hanczyc, primo autore dello studio, “I nostri risultati sono, infatti, nuovi e potrebbero rappresentare un importante passo avanti per la comprensione e il trattamento di malattie come l’Alzheimer e il Parkinson”.

L’uso del laser multi-fotone permette, per la prima volta, di identificare in maniera non invasiva la presenza di aggregati amiloidi anormali e di distinguerli dalle proteine sane in pazienti affetti da malattie neurodegenerative. La rimozione delle placche potrebbe in linea di principio curare questi pazienti. Il passo successivo, secondo l’autore, deve, quindi, essere quello di sviluppare una nuova terapia foto-acustica, come quella usata per le tecniche di tomografia, che permetta di disintegrare e rimuovere le placche amiloidi presenti nel cervello dei malati evitando l’uso di farmaci tossici e trattamenti chirurgici invasivi.

Riferimenti: Nature Photonics Doi: 10.1038/nphoton.2013.282

Credits immagine:Piotr Hanczyc