Doena§as neurodegenerativas como Alzheimer e Parkinson podem ser devastadoras para os pacientes e suas fama­lias. a‰ difa­cil diagnosticar essas doenças antes que os sintomas aparea§am, o que significa que muitas vezes já étarde demais para reverter os danos ao sistema nervoso central.

A detecção precoce éessencial para o manejo dos sintomas e as tentativas de interromper a progressão da doena§a, mas o conhecimento atual élimitado quando se trata de ferramentas que auxiliam na detecção precoce. Essa lacuna de conhecimento estãosendo resolvida atravanãs de pesquisas de ponta por uma equipe da Universidade do Novo Manãxico, liderada pela professora Eva Chi, do Departamento de Engenharia Biomédica.

Para entender doenças complexas do cérebro, épreciso entender a complexidade da biologia humana e do pra³prio cérebro. De particular importa¢ncia são as protea­nas - estruturas moleculares dentro de uma canãlula que podem chegar a s dezenas de milhares - e sua capacidade de ditar como as células funcionam. As protea­nas comea§am com os mesmos blocos ba¡sicos de construção, chamados aminoa¡cidos. Os aminoa¡cidos se organizam em uma cadeia, e a função exclusiva da protea­na depende de como os aminoa¡cidos são ordenados na cadeia. Uma vez conclua­da a ordenação de aminoa¡cidos, as cadeias de protea­nas se dobram de várias maneiras para se ligar a outras moléculas para executar determinadas tarefas.

Todas as protea­nas são feitas dos mesmos blocos de construção; o dobramento da protea­na em formas distintas determina seu propa³sito aºnico dentro do corpo. Por exemplo, as protea­nas das enzimas digestivas dividem nossos alimentos em nutrientes e transportam protea­nas como a hemoglobina transportam substâncias por todo o corpo. De interesse particular para quem estuda a degeneração cerebral são as protea­nas tau dentro dos neura´nios (células cerebrais) que ajudam na comunicação celular e nervosa no cérebro.

A dobragem de protea­nas éum processo complexo e, como tal, muita coisa pode dar errado dentro da canãlula. As dobras de protea­nas podem falhar por completo ou um erro na cadeia de protea­nas pode causar um desdobramento. Alguns desses erros de ligação foram vinculados por cientistas de pesquisa a inaºmeras doenças em seres humanos, especialmente quando as protea­nas mal dobradas se unem. Os aglomerados pegajosos resultantes de protea­nas são chamados agregados de protea­nas.

"As protea­nas tem funções tão importantes no corpo e, uma vez que fazem outra coisa como agregado, podem ter conseqa¼aªncias devastadoras no corpo, criando o potencial de doenças sistemicas e neurodegenerativas", diz Chi.

Os agregados se formam dentro de uma canãlula no ini­cio e, a  medida que uma doença como a doença de Alzheimer progride para os pra³ximos esta¡gios, os agregados recrutam protea­nas mais sauda¡veis ​​dentro da canãlula antes de se espalhar para várias células no cérebro. Como Alzheimer, Parkinson e doenças semelhantes não são infecciosas, não estãoclaro como a agregação se espalha de canãlula para canãlula. Os modelos de camundongos podem rastrear a funcionalidade por meio de testes cognitivos, mas os pesquisadores ainda não podem rastrear alterações bioquímicas dentro de um cérebro humano vivo. Chi espera que os sensores OPE também iluminem esse processo.

“Essas doenças tem um esta¡gio baseado na aparaªncia do cérebro, e a doença se espalha pelo cérebro, mas não sabemos como ele se espalha. Com outros tipos de problemas no corpo, existem testes - raios-X, ressonância magnanãtica - mas não hánada para agregados no cérebro, e éalgo que o campo vem trabalhando ”, diz Chi. “O objetivo édescobrir a próxima geração de sensores que podem detectar os agregados de protea­nas que são mais relevantes para causar essas doena§as. A longo prazo, esses sensores, se eficazes, funcionara£o de acordo com as linhas da imagem do cérebro que podem detectar o tamanho, a localização e a propagação de canãlula a canãlula dos agregados. ”

Usando modelos de ratos, modelos de ratos e tecido cerebral humano doado em seu laboratório, Chi pega protea­nas desses modelos em tubos de ensaio e as trata quimicamente para formar agregados. Seus sensores OPE são adicionados e, uma vez que os sensores encontram os agregados, eles se ligam a eles e acendem. Chi e seus alunos examinam os resultados sob um poderoso microsca³pio para ver os recursos das protea­nas e seus sensores.

“Interações fundamentais entre o sensor e o agregado são o foco principal”, explica Chi. “O sensor pode procurar e encontrar esses agregados e pode funcionar potencialmente para reparar os danos. Esse conhecimento pode ser aplicado para outros fins, como sensores para aplicações antimicrobianas, ou usados ​​como terapias. ”

Chi iniciou esta pesquisa na UNM em 2013 por meio de uma bolsa particular da familia Huning , e sua bolsa atual do National Institutes of Health baseia-se no conhecimento que ela adquiriu desde o ini­cio desta jornada. Ela publicou três artigos e apresentou dois pedidos de patente para os sensores. Assim como os agregados, entender doenças do cérebro éuma teia emaranhada de complexidade, mas os sensores de Chi são um grande passo a  frente na busca por um tratamento bem-sucedido e reversão de degenerativas. doena§as, dando esperana§a aos milhões de pessoas e suas fama­lias afetadas por essas doenças devastadoras.