MADRID 4 Oct. (EUROPA PRESS) -
Investigadores del Clúster de Excelencia para la Investigación del Envejecimiento (CECAD) de la Universidad de Colonia y del Clúster de Excelencia para las Ciencias Vegetales (CEPLAS), en Alemania, han hallado un prometedor enfoque de biología vegetal sintética para el desarrollo de una terapia destinada a tratar enfermedades neurodegenerativas humanas, especialmente la enfermedad de Huntington.
En su estudio, publicado en la revista 'Nature Aging', mostraron que una enzima sintética derivada de plantas, la peptidasa de procesamiento estromal (SPP), reduce la aglutinación de proteínas responsables de los cambios patológicos en modelos de la enfermedad de Huntington en células humanas y en el nematodo 'Caenorhabditis elegans'.
La enfermedad de Huntington forma parte de las llamadas enfermedades poliglutamínicas (poliQ), un grupo de trastornos neurodegenerativos causados por múltiples repeticiones de aminoácidos glutamínicos en proteínas específicas.
Un número excesivo de repeticiones polyQ puede hacer que las proteínas se agreguen o acumulen en depósitos proteicos perjudiciales y dañinos, lo que conduce a la disfunción celular y la muerte. Hasta la fecha, se han descrito nueve trastornos poliQ en humanos. Todos ellos siguen siendo incurables.
Entre ellas, la enfermedad de Huntington es una afección hereditaria que provoca un deterioro generalizado del cerebro y altera el pensamiento, el comportamiento, las emociones y el movimiento.
En su estudio, el profesor doctor David Vilchez, del CECAD, y el doctor Ernesto Llamas, del CEPLAS, siguieron un enfoque poco convencional para encontrar posibles fármacos para tratar enfermedades poliQ como la de Huntington.
Las plantas se enfrentan constantemente a los retos del medio ambiente, pero no pueden moverse para escapar de estas condiciones. Sin embargo, las plantas poseen una sorprendente resistencia al estrés que les permite vivir mucho tiempo.
A diferencia de los humanos, que sufren proteinopatías causadas por la agregación tóxica o la agrupación de proteínas, las plantas no experimentan este tipo de enfermedades. Expresan cientos de proteínas que contienen repeticiones poliQ, pero no se han descrito patologías derivadas de estos factores.
Para explorar cómo afrontan las plantas la agregación tóxica de proteínas, el doctor Llamas, primer autor del estudio, y sus colegas introdujeron en las plantas la proteína mutante tóxica huntingtina, que causa la muerte celular en las neuronas humanas. A diferencia de los modelos animales y humanos, descubrieron que las plantas de 'Arabidopsis thaliana' eliminaban activamente los cúmulos de proteína huntingtina y evitaban los efectos nocivos.
Mediante biología sintética, los científicos transfirieron después la capacidad de las plantas para evitar la agregación a células cultivadas humanas y a modelos animales de la enfermedad de Huntington. Su esperanza es que el uso de proteínas vegetales pueda conducir a nuevos enfoques terapéuticos para tratar la enfermedad de Huntington y otras enfermedades neurodegenerativas.
"Nos sorprendió ver plantas completamente sanas, a pesar de que genéticamente producían la proteína humana tóxica. La expresión de la huntingtina mutante en otros modelos de investigación como células humanas cultivadas, ratones y gusanos nematodos induce efectos perjudiciales y síntomas de enfermedad", afirma David Vilchez.
El siguiente paso era descubrir cómo las plantas evitaban la agregación tóxica de la huntingtina mutante. De hecho, los científicos descubrieron que los cloroplastos, los orgánulos específicos de las plantas que realizan la fotosíntesis, eran la razón por la que éstas no mostraban depósitos tóxicos de proteína.
"A diferencia de los humanos, las plantas tienen cloroplastos, un tipo de orgánulo extracelular que podría proporcionar una maquinaria molecular ampliada para deshacerse de los agregados de proteínas tóxicas", señala Llamas.
El equipo multidisciplinar identificó la proteína vegetal SPP del cloroplasto como la razón por la que las plantas no se ven afectadas por la problemática proteína humana. La producción de la SPP vegetal en modelos de la enfermedad de Huntington como células cultivadas humanas y gusanos como el nematodo 'C. elegans' redujo los cúmulos de proteínas y los síntomas de la enfermedad.
"Nos complació observar que la expresión de la proteína SPP vegetal mejoraba la motilidad de los gusanos 'C. elegans' afectados por la huntingtina incluso en estadios de envejecimiento más avanzados, en los que los síntomas son aún peores --afirma el doctor Hyun Ju Lee, postdoctorando que también participa en el estudio--. Los resultados abren así la puerta a probar la SPP como posible terapia de la enfermedad de Huntington".
Llamas está convencido de que la investigación sobre plantas puede contribuir significativamente al tratamiento de las enfermedades humanas. "Mucha gente no se da cuenta de que las plantas pueden persistir entre condiciones ambientales variables y extremas que provocan la agregación de proteínas", señala.
"Creo que los mecanismos moleculares de las plantas tienen la clave para descubrir nuevos fármacos que puedan prevenir enfermedades humanas --añade--. Solemos olvidar que algunas plantas pueden vivir miles de años y deberían estudiarse como modelos de investigación del envejecimiento"
El doctor Seda Koyuncu, otro postdoctorando que participa en el estudio, recuerda que en los últimos años han fracasado varios enfoques prometedores para tratar enfermedades hereditarias como la de Huntington. "Confiamos en que nuestro enfoque sintético vegetal permita avances significativos en este campo", subraya.
Desde entonces, el equipo ha obtenido financiación del Ministerio Federal de Educación e Investigación alemán (Bundesministerium für Bildung und Forschung - BMBF) a través del programa inicial GO-Bio. "Queremos convertir nuestra idea en una aplicación. Nuestro plan es fundar una start-up para producir proteínas terapéuticas de origen vegetal y probarlas como posibles terapias para tratar enfermedades neurodegenerativas en humanos", explica Llamas.
