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Bioquímicos argentinos
Logran un descubrimiento crucial para tratar el Parkinson
Un equipo de investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario (IBR) ha sido el primero en dilucidar la estructura tridimensional de la alfa-sinucleína, proteína cuya agregación causa la enfermedad de Parkinson. Identificaron una zona en la molécula que sería clave para inhibir su capacidad tóxica neuronal. Auguran un promisorio avance en el diseño de nuevos fármacos para curar la enfermedad. Faba-Informa entrevistó al Dr. Claudio Fernández, bioquímico y farmacéutico por la UBA, investigador del Conicet, y director del grupo que acaba de publicar el trabajo en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)

• Dr. Claudio Fernández (en el centro) junto a su equipo del Laboratorio de Neurobiología Estructural del IBR

Por Ana María Pertierra

Tanto las enfermedades de Alzheimer como Parkinson son patologías neurodegenerativas que impactan en los adultos de edad avanzada. Mientras la primera representa a nivel mundial la causa más frecuente de demencia, la segunda ocupa el segundo puesto con una prevalencia del 2% en personas mayores de 60 años. Ambas tienen su origen en un proceso conocido como amiloidosis que consiste en la agregación de ciertas proteínas para formar un conglomerado insoluble que se deposita en las células neuronales produciendo un daño irreversible y fatal para las mismas.
En la enfermedad de Parkinson, la disfunción de los circuitos neuronales produce síntomas típicos como lentitud o ausencia de movimientos voluntarios, rigidez muscular y temblor, y la responsable del daño en las neuronas es la alfa-sinucleína. El doctor Claudio Fernández, dedicado al estudio de esta proteína desde 2003 en Alemania y desde 2006 en Rosario, lideró su equipo de jóvenes investigadores para entender por qué las moléculas solubles se agregan entre sí dando como resultado un producto dañino para el sistema nervioso. Luego de varios años de investigación hallaron una respuesta que abrirá los caminos hacia el desarrollo de nuevos fármacos para curar la enfermedad.

-¿Se puede decir que ustedes han sido los primeros investigadores en el mundo en establecer la estructura tridimensional de la alfa-sinucleína, proteína cuya agregación causa la enfermedad de Parkinson?
- Sí, en principio este tipo de proteínas son muy complejas cuando se quiere tener información acerca de su estructura tridimensional. Hay dos herramientas básicas que se utilizan para esto: la cristalografía de rayos X y la espectroscopía de resonancia magnética nuclear. La diferencia es que esta última permite trabajar con las proteínas en solución mientras que con la primera hay que hacerlo en estado sólido trabajando con un polvo y los resultados son diferentes, se logra una foto contra un video. Pero aún trabajando con espectroscopía de RMN, como esta proteína pertenece a una familia de proteínas `desestructuradas´, no se puede utilizar la técnica estándar de espectroscopía de RMN. Es una proteína extremadamente flexible en su esqueleto proteico y entonces las herramientas estándar no sirven para dilucidar su estructura tridimensional. Por lo tanto tuvimos que desarrollar en tres años y medio una metodología para abordar el estudio de la proteína y una vez desarrollada comenzamos a obtener información y sí fuimos los primeros en determinar la forma tridimensional de la proteína.

- ¿Qué significa que hayan encontrado una región clave en la proteína para su agregación?
La información que tenemos de esta proteína es muy reciente. Recién en el período 1998 – 2000 se supo que era el agente causal de la enfermedad de Parkinson. Se obtuvieron evidencias bioquímicas bien concretas de que los cuerpos de Lewy (estructuras típicas que se observan en el citoplasma de las neuronas en la patología de Parkinson y que constituyen un depósito proteico) estaban compuestos en un 90% por alfa-sinucleína. Se vio también que había un desarrollo temprano de la enfermedad en pacientes que portaban variantes genéticas de la proteína con mayor tendencia a agregar.
Ahora bien, por qué es importante conocer la estructura tridimensional de la proteína. El fenómeno neurodegenerativo del Parkinson como el de Alzeheimer tiene que ver con productos normales de las neuronas, en este caso de las neuronas dopaminérgicas que producen alfa-sinucleína, proteína cuya función aún se desconoce pero se cree que está involucrada en el transporte sináptico, y para que desarrolle su función normal debe permanecer en solución y como una entidad aislada. El problema es que ante determinados factores o en determinada etapa de la vida de la neurona esta proteína empieza a asociarse con otras proteínas idénticas, con otras moléculas de sinucleína y da lugar a agregados o a depósitos intraneuronales que son tóxicos. Estos depósitos son los que comienzan a generar daño en la neurona produciendo a posteriori daños muy severos que de mantenerse en el tiempo provocan la muerte neuronal.

-La enfermedad de Parkinson es un símil de la enfermedad de Alzheimer pero donde está involucrada otra proteína
Exacto. Las proteínas que causan la enfermedad de Alzheimer son dos: la proteína tau que también es intraneuronal y el péptido beta que es extraneuronal. Las neuronas que se mueren son distintas pero el fenómeno es el mismo. La agregación de esas proteínas, lo que se conoce como amiloidosis da lugar a la generación de depósitos tóxicos que terminan dañando a las neuronas.
Lo que nosotros vimos y que fue bastante sorprendente es que este proceso de amiloidosis o de agregación molecular o asociación de la proteína alfa-sinucleína no era un proceso azaroso, sino que la asociación de las proteínas ocurría como un fenómeno ordenado y sistemático que involucraba a una región bien específica de la proteína dentro de su estructura. Y esto fue muy importante porque una vez que visualizamos esto comenzamos a manipular genéticamente la proteína de manera tal de generar en nuestro laboratorio in vitro, a través de técnicas de Biología molecular, variantes de la proteína en las cuales esa zona, que nosotros habíamos observado que era clave para que la proteína ejerza su efecto nocivo, fuera modificada puntualmente. Lo que observamos es que esas variantes genéticas obtenidas en el laboratorio eran incapaces de formar agregados y de generar daño neuronal cuando las ensayábamos sobre cultivos de células neuronales. Con lo cual pudimos validar en el laboratorio el trabajo estructural.

-Desde el punto de vista terapéutico de qué modo esos conocimientos se pueden aplicar a buscar una terapia?
-Nosotros conocemos ahora un blanco terapéutico en la molécula, un talón de Aquiles o una zona estratégica de ataque y por lo tanto conociendo las características de la zona en detalle sabemos qué condiciones debe reunir un fármaco o una droga para bloquear el efecto citotóxico de la alfa-sinucleína. De hecho ya hemos utilizado compuestos que son capaces de unirse específicamente sobre ese sitio de la proteína y lo que hacen es bloquear in vitro la agregación de la proteína y cuando son ensayados sobre cultivos neuronales tienen un efecto neuroprotector, es decir, además de inhibir la agregación de la proteína impiden la formación de agregados tóxicos.

-¿Ya han tenido contacto con la industria farmacéutica para le diseño de fármacos que actúen como inhibidores de la agregación?
-Hemos tenido tres reuniones, dos con grupos españoles y una con un grupo alemán que están interesados en pasar a la próxima fase del trabajo que implica hacer el trabajo con animales.

-En este descubrimiento el instrumento estrella ha sido el espectrómetro de RMN
- Exactamente. Yo volví de Alemania en 2006 porque justamente se compró un espectrómetro de resonancia magnética nuclear de alta resolución, el único que hay en el país, y se creó este laboratorio (Neurobiología estructural del IBR). Desde 2003 estoy estudiando el Parkinson. Me capacité en el exterior en esta metodología. Formé un equipo de trabajo en Alemania (en el Instituto Max-Planch de Göttingen), donde desarrollamos primero la metodología y después la aplicamos al estudio de la proteína. Dos de los estudiantes que me acompañan hoy en el IBR estuvieron conmigo en Alemania casi un año y cuando regresé al país decidieron volver conmigo y así formé el grupo de Neurobiología Estructural, que estudia la estructura de las distintas proteínas involucradas en procesos amiloidogénicos. Ahora estamos estudiando fundamentalmente Parkinson y Alzheimer pero vamos a hacer la apertura al estudio de las otras proteínas causantes de diabetes, cataratas, y otras porque el fenómeno es común a todas con algunas particularidades y tenemos una herramienta muy poderosa para caracterizarlas.

-Tanto el Parkinson como Alzheimer que son enfermedades neurodegenerativas son también enfermedades de la vejez. ¿Se podría decir que su origen se debe a alguna falla metabólica relacionada justamente con alteraciones propias del envejecimiento del sistema biológico?
-Es importante la pregunta porque el origen de estas enfermedades es multifactorial. Hay un componente genético de baja frecuencia pero que existe, y que da lugar al desarrollo temprano de la enfermedad, tenemos un problema de vejez celular muy probablemente vinculado con el estrés oxidativo que sufren las neuronas, y también existen factores ambientales.
Yo tuve una sorpresa muy grande cuando fui a dar una conferencia en el Instituto Balseiro en Bariloche donde me encontré con tres personas que habían trabajado durante 20 años en la industria minera en Chile con exposición a grandes cantidades de cobre, metal que es un gatillador muy fuerte de la enfermedad de Azheimer, de Parkinson y también está vinculado con la enfermedad de la vaca loca.
Esas personas de entre 40 y 45 años tenían síntomas parkinsonianos severos. O sea que en la etiología de la enfermedad hay muchísimos factores por eso la clave aquí es atacar al proceso. Mientras que hay muchos factores que pueden producir el Parkinson y Alzheimer, las proteínas implicadas son distintas, las neuronas que mueren son distintas, pero el fenómeno es común.

-O sea que lo que habría que evitar es que las proteínas se agreguen y produzcan daño.
-Exactamente. Si uno logra generar un compuesto, un fármaco que inhiba el proceso de agregación uno tiene la batalla ganada. Eso significa un giro muy grande en lo que es el tratamiento de la enfermedad. Hasta el momento, el tratamiento del Parkinson es sintomático, en cambio ahora tenemos la posibilidad de llegar a un tratamiento causal. La idea es, por un lado, prevenir la enfermedad evitando que la proteína se asocie, y en aquellos pacientes que ya tienen agregados en sus neuronas los compuestos que se generen tengan la capacidad de disolverlos de manera de revertir el proceso.

- En el mientras tanto o sea hasta tanto se logren esas posibilidades terapéuticas, los especialistas señalan que para prevenir las consecuencias del Alzheimer es muy útil entrenar el cerebro con ciertas actividades que permitan desarrollar nuevas conexiones cerebrales. ¿Ocurre lo mismo con el Parkinson?
- Así es. Hay que estar en permanente actividad.