MADRID, 7 May. (EUROPA PRESS) -
Ingenieros y científicos liderados por la Universidad de Tufts, en Estados Unidos, han usado un modelo tridimensional (3D) de cultivo de tejidos humanos que imita los componentes y condiciones en el cerebro para demostrar una posible relación causal entre la enfermedad de Alzheimer esporádica y la la infección por el virus del herpes simple I (HSV-1).
Según piblican en la revista 'Science Advances', el modelo permitirá realizar más estudios sobre las causas y los posibles tratamientos de esta devastadora afección neurodegenerativa.
Después de infectar neuronas en el modelo de cerebro de bioingeniería con HSV-1, los investigadores observaron la formación de placas amiloides, pérdida neuronal, neuroinflamación y disminución de la funcionalidad de la red neuronal, todas características típicas de la enfermedad de Alzheimer.
El tratamiento de los modelos de tejido cerebral con el medicamento antiviral valaciclovir dio como resultado una formación reducida de placa y otros marcadores de la enfermedad.
Los estudios realizados por otros investigadores han implicado a los patógenos como agentes ambientales que posiblemente causan el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer, y varios estudios apuntan al HSV-1.
"Nuestro modelo de tejido cerebral nos permitió observar más de cerca la posible relación causal entre el herpes y la enfermedad de Alzheimer, y los resultados fueron intrigantes", explica David Kaplan, profesor de ingeniería y presidente del Departamento de Ingeniería Biomédica de Escuela de Ingeniería de Tufts.
"Después de solo 3 días de infección por herpes, vimos formaciones de placas grandes y densas de proteína beta amiloide, así como una mayor expresión de algunas de las enzimas responsables de generar las placas --detalla--. Observamos pérdida de neuronas, neuroinflamación y señales deprimidas entre las neuronas, todo observamos en pacientes. Nunca antes tantas facetas de la enfermedad se han replicado in vitro".
Los investigadores encontraron que 40 genes asociados con la enfermedad de Alzheimer se sobreexpresaron en las construcciones de tejido cerebral infectadas con HSV-1 en comparación con el tejido no infectado.
Destacaron entre ellos los genes que codifican las enzimas catepsina G y BACE2, ambos conocidos por estar asociados con la enfermedad de Alzheimer e involucrados en la producción de péptidos beta amiloides que se encuentran en las placas. Algunos de estos productos genéticos sobreexpresados ??observados en el modelo de tejido podrían convertirse en objetivos para futuros candidatos a fármacos.
"Este es un modelo de la enfermedad de Alzheimer que es muy diferente de lo que otros estudios han usado --destaca Dana Cairns, investigadora postdoctoral asociada en el laboratorio de David Kaplan y primera autora del estudio--. La mayoría de los otros estudios se basaron en el uso de mutaciones genéticas en las neuronas para inducir fenotipos similares a la enfermedad de Alzheimer y el nuestro no, que es lo que realmente lo distingue. Nuestro modelo que usa neuronas normales nos permite mostrar que el virus del herpes solo es suficiente para inducir el Alzheimer fenotipos de enfermedades".
El valaciclovir, que mitigó las características similares a la enfermedad de Alzheimer en el modelo de tejido cerebral, es un medicamento antiviral aprobado por la FDA que se usa para tratar las infecciones por herpes. También redujo la expresión a niveles previos a la infección de varias moléculas y enzimas asociadas con la enfermedad de Alzheimer, como la presenilina-1.
El modelo de tejido está configurado para facilitar la detección a gran escala de candidatos a fármacos terapéuticos o preventivos que se dirigen al inicio más temprano de esta enfermedad compleja y devastadora.
La construcción 3D consiste en un material esponjoso con forma de rosquilla de 6 mm de ancho compuesto de proteína de seda y colágeno y poblado con células madre neurales normales que luego son guiadas para diferenciarse en neuronas.
El anillo fomenta el crecimiento de neuronas con los cuerpos celulares situados en la rosquilla de colágeno de seda, mientras extiende los axones hacia el 'agujero de la rosquilla', haciendo conexiones neuronales e imitando la materia gris y la materia blanca del cerebro, respectivamente.
Los investigadores no solo pueden observar cambios físicos y biológicos en las neuronas en tiempo real utilizando métodos de imagen, sino que también pueden monitorear la actividad eléctrica y la integridad de las redes de comunicación entre las células.
El modelo es particularmente adecuado para estudiar los orígenes de las enfermedades. La mayoría de los demás modelos in vitro existentes utilizan células de pacientes con enfermedad de Alzheimer de inicio temprano, que representa solo del 1 al 6 por ciento de los pacientes, células derivadas de tumores o inducidos a sobreexpresar factores que los empujan a un estado de enfermedad.
Sin embargo, las anomalías genéticas de estas células no representan necesariamente lo que sucede en la enfermedad esporádica, que ocurre sin herencia genética y de causas aún desconocidas en el 95 por ciento de los casos.
Estos pacientes comienzan con tejido cerebral presumiblemente normal, con algunos factores de riesgo relacionados con la edad. Se sospecha que las condiciones ambientales desempeñan un papel más importante en la activación de la cascada de reacciones moleculares que conducen al inicio de la enfermedad. El modelo utilizado en este estudio comienza con células genéticamente normales, lo que permite un examen más claro de los factores ambientales que pueden conducir a la enfermedad.
