O tehnică de imagistică dezvăluie cum dezechilibrul cuprului poate contribui la bolile neurodegenerative
Utilizând o tehnică de imagistică inovatoare, un chimist de la Universitatea din Houston descoperă modul în care dezechilibrele de cupru din organism pot contribui la boli neurodegenerative precum Alzheimer, Parkinson și SLA.
Deși cauza acestor boli incurabile rămâne în mare parte necunoscută, iar medicamentele existente doar gestionează simptomele, cercetătorii au asociat de mult dezechilibrele de cupru din neuroni cu tulburări neurologice severe. Tai-Yen Chen, profesor asociat de chimie la UH, își propune să identifice exact căile celulare care eșuează, oferind cunoștințele fundamentale necesare dezvoltării unor tratamente viitoare și ghidării strategiilor terapeutice.
În ultimul deceniu, laboratorul lui Chen a obținut peste 4 milioane de dolari pentru a studia modul în care reglarea cuprului susține dezvoltarea sănătoasă a creierului. Ultimul său grant este de 2,16 milioane de dolari de la Institutul Național de Științe Medicale Generale, parte a Institutelor Naționale de Sănătate.
Această reînnoire a grantului de cinci ani urmează unui grant de aproximativ 1,9 milioane de dolari acordat de Institutul Național de Științe Medicale Generale în 2019, care a susținut descoperirile inițiale ale lui Chen privind homeostazia cuprului în celule. Recent publicată în Nature Communications, acea descoperire a contestat o viziune de lungă durată asupra modului în care funcționează o proteină cheie de transport, CTR1, deschizând noi întrebări despre modul în care reglarea cuprului influențează funcția și dezvoltarea celulară.
„Am descoperit că o proteină numită CTR1, care aduce cupru în celule, este mult mai dinamică decât au crezut anterior oamenii de știință. Am constatat că atunci când nivelurile de cupru devin prea mari, CTR1 își schimbă structura într-un mod care ajută la reducerea absorbției de cupru. Aceasta pare a fi un mecanism important pe care celulele îl folosesc pentru a menține niveluri sănătoase de cupru”, a declarat Tai-Yen Chen.
Aceast nou grant va permite echipei lui Chen să investigheze modul în care acest comportament de reglare a cuprului este conectat la semnalizarea neuronilor umani și cum aceste disfuncții pot contribui la bolile neurodegenerative.
Folosind instrumente avansate de imagistică dezvoltate în laboratorul lui Chen, echipa poate observa și măsura complexe individuale de proteine CTR1 în interiorul celulelor. Aceasta le permite cercetătorilor să vadă diferențe de la o celulă la alta și să detecteze comportamente rare ale proteinelor care pot fi ascunse atunci când oamenii de știință măsoară doar grupuri mari de celule simultan.
Metodele biochimice tradiționale sunt puternice pentru a măsura tendințele generale, dar de obicei raportează un semnal mediu din multe celule și proteine. Această medie poate face dificilă observarea unor diferențe mici între celule individuale, comportamente neobișnuite ale proteinelor sau evenimente efemere care pot fi importante în bolile respective.
Abordarea pe molecule individuale a lui Chen oferă o privire mai detaliată asupra modului în care proteinele individuale se comportă în interiorul celulelor vii, oferind cercetătorilor o înțelegere mai aprofundată a reglării cuprului. Această abordare ar putea ajuta în cele din urmă la studierea altor boli și procese biologice în care evenimentele moleculare rare sau diferențele între celulele individuale joacă un rol semnificativ.
„Unele boli neurologice au fost practic insolubile în trecut pentru că nu existau abordări eficiente pentru a pune aceste întrebări complexe”, a spus Chen. „Acum, cu abordarea noastră unică de imagistică, pot fi formulate noi întrebări cantitative, ceea ce poate oferi perspective și poate avansa domeniul”.
