Una nueva frecuencia, esperanza para frenar el avance del alzhéimer

Un equipo de científicos dirigido por el profesor Chao Chang de la Universidad de Pekín (China) ha desarrollado una técnica única que utiliza una frecuencia específica para regular y minimizar el desarrollo de la deposición de amiloide.

El depósito de amiloide es una característica distintiva de enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson. El proceso de deposición se describe como una curva sigmoidal en la que las proteínas mal plegadas se ensamblan en oligómeros antes de la elongación de las fibrillas.

Este proceso dinámico va acompañado de la formación de monómeros mal plegados con más a-hélices en una abundante estructura reticulada de beta-hoja. Dirigirse a la acumulación tóxica puede representar una estrategia prometedora para ralentizar o prevenir el inicio de la enfermedad.

En 2018 se conjeturó que el campo físico de las señales neuronales biológicas podría ser un campo electromagnético de alta frecuencia que va desde los terahercios (THz) hasta los infrarrojos (IR). Lo más probable es que oscile entre 0,5 y 100 THz y se denomine onda electromagnética (EM) THz generalizada.

Se ha comprobado que algunos procesos fisiológicos, como el desenrollamiento de las horquillas del ADN, la permeabilidad del canal de calcio dependiente de voltaje y las corrientes de K+ dependientes de voltaje pueden regularlo.

El mecanismo reveló que la onda THz resuena con la población molecular y modifica el enlace de hidrógeno (enlace H) formado en ella. Además, se informó de que la red intermolecular de enlaces H que es paralela al eje de la fibrilla es la clave para dirigir las fibrillas amiloides.

Por todo ello, sería esencial prevenir o mitigar la patología de la Alzheimer si se pudieran explotar las características resonantes para modular el proceso de autoensamblaje y evitar la agregación indeseada de proteínas.

En un estudio anterior se descubrió que una luz de 1675 cm-1 (50,25 THz) podía disociar las fibrillas amiloides mediante un experimento conjunto de láser de electrones libres y un método de simulación de dinámica molecular (DM).

Hubo un efecto térmico significativo a esta frecuencia porque el líquido biológico tiene una fuerte absorción en el rango de 45-52,5 THz. El resultado es que la eficacia regulada en el entorno fisiológico se debilita considerablemente. Por tanto, urge explorar métodos no térmicos y eficaces para inhibir el proceso de agregación de AB.

Investigaciones centradas en Alzheimer 

En este nuevo estudio, publicado en la revista científica 'eLight', el equipo de investigación utilizó el amiloide B (AB) como ejemplo para llevar a cabo la investigación. No afirma que AB desempeñe el papel determinante en el desarrollo de la Alzheimer, por lo que cada vez más investigaciones han empezado a hacer hincapié en la importancia de la proteína tau. Las proteínas amiloides tienen procesos dinámicos de agregación similares. Aún no existen fármacos eficaces que puedan inhibir o paliar el deterioro de la patología de la Alzheimer.

El estudio pretendía regular las conformaciones de las proteínas patológicas por medios ópticos que intervengan en el proceso dinámico. Esta investigación basada en AB podría aplicarse posteriormente a la proteína tau, de gran importancia para desarrollar una terapia combinada.

El equipo de investigación utilizó el láser de cascada cuántica (QCL) con una frecuencia central de 34,88 THz (8,6 um) para irradiar los oligómeros de AB1-42. Monitorizaron el proceso de fibrosis mediante un ensayo de unión a tioflavina T (ThT) y un espectrómetro de infrarrojos por transformada de Fourier (FTIR). Así, descubrieron que el proceso de fibrosis se había ralentizado significativamente en comparación con el grupo sin campo externo. La seguridad de esta frecuencia a nivel celular también se ha detectado mediante ensayos de viabilidad celular y potencial de membrana mitocondrial.

Se puede observar que las células proliferaron significativamente y se produjo un ligero aumento del potencial de membrana mitocondrial. Esto demuestra que las ondas THz pueden afectar positivamente al funcionamiento de las células.

El equipo de investigación también evidenció un cambio significativo en la conformación de la proteína, que presenta de la estructura regularmente ordenada a una estructura desordenada, concretamente, con más estructura de hoja B transformada a la región de enrollamiento y curvatura. Las ondas THz pueden ser una estrategia prometedora para retrasar el proceso de fibrilación amiloide.