Rescate cognitivo
Un grupo de investigación argentino alcanzó importantes avances hacia un posible tratamiento para algunas demencias, incluyendo el Alzheimer. El estudio aborda casos en donde la enfermedad ya está avanzada, cambiando el enfoque más tradicional orientado a la prevención. Se propone una terapia génica para bloquear la expresión de una proteína que, en altas concentraciones, resulta tóxica y se asocia a estos padecimientos.
Cuando Mariano Soiza Reilly estaba preparando su regreso al país, supo que debía llevarse el microscopio con el que había trabajado. Se lo estaban ofreciendo. En Francia, hay mayor disponibilidad de recursos y el equipamiento de los laboratorios se renueva más frecuentemente. En la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA sería más que bienvenido. Además, también le donaban un ultramicrotomo, un artefacto sumamente pesado y bastante reticente a ser trasladado de un continente a otro.
Gracias a eso, en su flamante laboratorio del Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias (IFIBYNE, UBA-CONICET), pudo darle rienda suelta a una técnica de microscopía de fluorescencia de alta resolución, llamada array tomography, que lo sitúa como uno de los máximos referentes de la región en esa especialidad. Con su grupo, se proponen evaluar cuantitativamente “la organización espacial y la arquitectura de los circuitos sinápticos del sistema nervioso”. Es decir, cómo se estructuran las sinapsis de las neuronas. Así, investigan los cambios en los circuitos neuronales asociados a trastornos mentales.
Fue ese conocimiento el que los llevó a colaborar con Elena Avale, que aborda posibles terapias para algunas demencias desde el Instituto de Investigaciones en Ingeniería, Genética y Biología Molecular (INGEBI, CONICET). “La idea es desarrollar una estrategia de terapia génica. Esto es, ajustar o revertir una condición patológica, interfiriendo a nivel genético –comienza Soiza-Reilly–. Para eso hay varias formas. Una es a través de los ARN de interferencia, que alteran la traducción de los ARN mensajeros”.
Tau es una proteína abundante en el sistema nervioso y muy importante para la estabilización del citoesqueleto neuronal. Pero si comienza a acumularse en las neuronas, resulta tóxica.
La interferencia sobre ese ácido fundamental para la replicación celular no es al azar, apuntan a bloquear parcialmente la expresión de la proteína Tau, asociada a estos padecimientos. Tau es una proteína abundante en el sistema nervioso y muy importante para la estabilización del citoesqueleto neuronal. Sin embargo, su desajuste se asocia a diferentes patologías. “Cuando hay una sobreexpresión de esta proteína y una hiperfosforilación, se desregula y comienza a acumularse en las neuronas, resultando tóxica. No se sabe si ocurre como causa o como consecuencia, pero sí que sucede, dependiendo de la enfermedad”, explica el científico.
El trabajo –del que también participaron Rocío Foltran y Carla Argañaraz, becarias postdoctoral y doctoral, respectivamente, en el IFIBYNE–, se basó en un modelo animal con síntomas, aplicando vía inyección intracerebral el ARN de interferencia. “Lo que se ve, fundamentalmente, es que muchos de los parámetros se revierten”, celebra Soiza Reilly. Y detalla: “La reversión no es total, como sí ocurre en las aplicaciones presintomáticas, pero es muy auspicioso. Hay remisión molecular y sináptica y también cierta remisión en el funcionamiento de las neuronas”.
De neurona en neurona
Según el investigador, en trabajos previos se utilizó ese mismo sistema para regular la expresión de la proteína Tau en un momento presintomático. “Eso es interesante por el abordaje molecular pero, pensado traslacionalmente en pacientes, habría que detectar muy tempranamente la enfermedad para empezar un tratamiento y eso es muy difícil de lograr. Por ejemplo, nosotros trabajamos con patologías originadas durante la infancia: difícilmente se apruebe un medicamento preventivo para niños”, comenta.
Carla Argañaraz y Mariano Soiza-Reilly. Foto: Diana Martinez Llaser
Soiza Reilly explica así que este último trabajo presenta la ventaja de abordar un tratamiento en casos sintomáticos. “La pregunta fue si al aplicar este micro ARN o miRNA y bajar la expresión tóxica de Tau se podían revertir algunos de los síntomas”, plantea. Y agrega: “En nuestro equipo trabajamos con una perspectiva enfocada en la sinapsis y lo interesante era ver si había hiperfosforilación o acúmulos de Tau, primero en el tejido, pero después asociado a botones sinápticos. Cuando hicimos el análisis de los parámetros sinápticos vimos que muchos se revierten”.
Un botón sináptico es lo que termina de definir la comunicación entre una neurona y otra. Según el investigador, lo que define una sinapsis es la asociación entre el terminal axonal de una neurona, que es el sitio de liberación del neurotransmisor, y la parte postsináptica, que es el blanco celular que hay del otro lado. A ese terminal presináptico se lo denomina botón sináptico.
“Con Elena, en el primer trabajo, cuantificamos las principales sinapsis en la corteza prefrontal, que además es el área que nosotros trabajamos principalmente en enfermedades psiquiátricas como depresión, ansiedad y estrés temprano. Esa es nuestra línea: el origen temprano de esos padecimientos”, detalla. Y explica que el equipo de Avale colabora con grupos especializados en electrofisiología y pueden ver la actividad de las neuronas en esa región del cerebro.
“Tiene la novedad de que no se suele trabajar sobre Alzheimer o demencias en la corteza prefrontal. En general se apunta al hipocampo u otras áreas más clásicas asociadas a la memoria. La corteza prefrontal es una corteza ejecutiva con muchas funciones. Entonces, además de la remisión, seguimos mostrando que Tau se acumula de alguna manera en la sinapsis. Es decir, que es probable que se trate de un fenómeno que se dispara sinápticamente. Hay una hipótesis que dice que las neuronas podrían empezar a malfuncionar porque se están empezando a comunicar mal”, precisa Soiza Reilly.
Al aplicar, vía inyección intracerebral, el ARN de interferencia se observa que muchos de los parámetros se revierten.
Cuestión de técnica
Continuando ese hilo, se plantea un movimiento de la proteína Tau a través de la sinapsis. “La fosfoTau se podría mover de una neurona a otra, como contagiándose –ilustra el científico–, entonces, nos preguntamos dónde se genera y comienza a expandirse. Resulta muy tentativo pensar que la corteza prefrontal sea el epicentro, porque conecta con muchas áreas y se relaciona con muchas funciones”.
El trabajo también es original en otro aspecto: la técnica de microscopía desplegada por el equipo de Soiza-Reilly en el IFIBYNE. “Desde mi postdoctorado empecé a trabajar con microscopía en alta resolución. Eso me permitió, después, cuantificar aspectos sinápticos utilizando fluorescencia, que es bastante atípico. En general, cuando uno quiere llegar a las asociaciones sinápticas, hace microscopía electrónica”, relata el investigador.
Según explica Soiza Reilly, la técnica es una suerte de híbrido entre la microscopía electrónica y la fluorescencia. “La microscopía electrónica permite acceder a lo que se conoce como ultraestructura, que implica mucho detalle y la posibilidad de ver membranas bien pequeñas”, define el científico. Y sigue: “Utilizamos las bondades de la disección del tejido, al igual que para microscopía electrónica, cortando en un ultramicrótomo secciones rebanadas de cerebro de 70 nanómetros, tamaño en el que el tejido es transparente, y sobre eso aplicamos inmunofluorescencia”.
“Integramos un consorcio internacional –celebra Soiza Reilly–, el Chan Zuckerberg Initiative Collaborative Grants. La idea era desarrollar una red global para aplicar esta técnica –array tomography–, porque no hay muchos usuarios en el mundo ni mucha gente que lo haga. Soy el único sudamericano en la red”. Por otro lado, explica que en este último trabajo se enfocaron particularmente en la sinapsina, un marcador general con el que pueden estudiar todas las sinapsis.
El laboratorio utilizó una técnica de microscopía de fluorescencia de alta resolución, llamada array tomography, que lo sitúa como uno de los máximos referentes de la región en esa especialidad.
“Estudiamos cuantitativamente las asociaciones entre los botones sinápticos y las acumulaciones de Tau hiperfosforilada. Sobre el tejido se hace la inmunomarcación, fluorescente. Se sacan las fotos seriadas y después se limpia ese corte y se marca nuevamente para observar otras proteínas. Así puedo tener doce o quince marcadores proteicos en el mismo tejido y estudiar las asociaciones entre sí. Es una gran ventaja, porque, en general, al usar técnicas de reconocimiento de anticuerpos, hay un límite en el número de antígenos o de sitios que uno puede reconocer”, enumera el investigador.
Según resume, el objetivo principal del equipo de Avale es tratar de revertir la situación de hiper TAU con un abordaje traslacional, aplicable a humanos. “Para eso es necesario saber qué parámetros indican que tu sistema está siendo afectado. Hay varias cosas que medir. En humanos, generalmente se observa la conducta, mediante tests cognitivos. No se le abre el cerebro para ver si hay una determinada concentración. Pero al trabajar con un modelo de ratones, podemos tener una visión mucho más completa y mecanística”, agrega.
El científico acentúa que lo primero fue detectar los cúmulos de la proteína Tau a nivel sináptico. “Eso se pudo ver muy bien, pero, además, al estudiar la sinapsis se observaron muchos botones sinápticos asociados, cuestión que se revertía al inyectar miRNA. Fue importante estudiar ratones con síntomas, porque cuando un paciente es diagnosticado, la enfermedad ya está avanzada”, señala.
“El trabajo podría culminar al ver que se acumuló esa proteína en un determinado tejido y que al darle la vacuna su expresión baja, pero el equipo de Elena tiene una visión más amplia”, resalta Soiza Reilly. Y destaca: “al incorporar también la actividad en las neuronas, hay una conexión con la actividad del cerebro. Entonces, también se hace resonancia magnética en los animales para ver el consumo de glucosa, que da cuenta de la demanda energética o de actividad que tiene la región. Eso también es traslacional a humanos, porque es un abordaje relativamente no invasivo posible de hacer en pacientes”.
Por último, el científico destaca la búsqueda de parámetros que se pueden usar como biomarcadores tempranos. “Seguimos pensando qué podemos detectar lo antes posible para tratar de frenar o empezar con los paliativos cuanto antes, sin tener que esperar a que le pase algo al paciente porque ya está avanzado”, concluye.
