Sonde fluorescenti: il colesterolo sotto la luce!

La ricerca di soluzioni per il morbo di Alzheimer e altri disturbi neurodegenerativi rimane uno degli obiettivi più urgenti nella ricerca sul cervello. Secondo Maciej J. Stawikowski, Ph.D., professore assistente di chimica e biochimica presso la Florida Atlantic University (FAU), la chiave potrebbe risiedere nella comprensione di come il colesterolo e altri lipidi si muovono attraverso le cellule e come influiscono sulla loro comunicazione.

“È risaputo che i lipidi sono collegati al morbo di Alzheimer”, afferma Stawikowski, membro dello Stiles-Nicholson Brain Institute della FAU. “Uno squilibrio lipidico può portare alla formazione di placche amiloidi, grandi gruppi di proteine ​​che interrompono la funzione cellulare, un segno distintivo dell’Alzheimer. »

Il suo team, incluso Qi Zhang, Ph.D., professore associato presso il Dipartimento di Chimica e Biochimica della FAU, si è concentrato sullo sviluppo di strumenti avanzati per esplorare la relazione tra i lipidi e la funzione cellulare.

Il colesterolo è un componente essenziale delle membrane cellulari, consentendo la produzione di ormoni, la stabilità della membrana e la segnalazione. Tuttavia, le interruzioni nel movimento del colesterolo tra i compartimenti cellulari possono svolgere un ruolo nel morbo di Alzheimer e in altre malattie neurodegenerative. Per studiare questo fenomeno, Stawikowski e il suo team hanno progettato sonde fluorescenti per il colesterolo (CND) destinate a monitorare il colesterolo all’interno delle membrane cellulari.

Un nuovo studio, pubblicato in Rapporti scientificidimostra come le sonde CND possono aiutare a visualizzare il colesterolo nelle cellule viventi. Combinando simulazioni al computer e imaging di cellule vive, i ricercatori hanno fatto luce su come i diversi modelli di sonde influenzano il comportamento delle sonde per il colesterolo.

Queste sonde innovative potrebbero approfondire la nostra comprensione di come gli squilibri del colesterolo contribuiscono al morbo di Alzheimer e ad altri disturbi neurodegenerativi. Comprendendo il ruolo del colesterolo nella formazione delle placche amiloidi e nella segnalazione cellulare, i ricercatori potrebbero sviluppare farmaci per modulare l’attività dei lipidi, aprendo così la strada a nuovi trattamenti o strategie preventive.

“Con queste sonde, ora possiamo visualizzare il movimento e la distribuzione del colesterolo nelle cellule viventi con un livello di dettaglio senza precedenti”, afferma Stawikowski, autore principale dello studio.

Le sonde CND sono progettate utilizzando un’impalcatura di 1,8-naftalimmide (ND), nota per le sue proprietà fluorescenti uniche, inclusi i grandi spostamenti di Stokes e la sensibilità ai cambiamenti ambientali. Questo concetto innovativo consente la personalizzazione modulare, offrendo ai ricercatori l’opportunità di regolare le sonde con diversi gruppi e collegamenti polifunzionali per soddisfare requisiti sperimentali specifici. I risultati mostrano che la modifica di gruppi funzionali o collegamenti potrebbe migliorare la sensibilità e la capacità di targeting delle sonde.

Queste sonde sono classificate in tre tipi distinti. Le sonde neutre tendono ad aggregarsi facilmente, ma il loro assorbimento da parte delle cellule è limitato. Al contrario, le sonde caricate mostrano una migliore solubilità e una migliore interazione con le membrane cellulari. Le sonde contenenti gruppi idrossilici rafforzano ulteriormente i legami idrogeno e le interazioni lipidiche, rendendole particolarmente efficaci per studiare il comportamento delle membrane.

Inoltre, alcune varianti delle sonde CND sono sensibili al pH, consentendo ai ricercatori di monitorare il movimento del colesterolo negli organelli con diversi livelli di acidità, come i lisosomi e le goccioline lipidiche. Rispetto alle tradizionali sonde per il colesterolo, questi strumenti offrono migliori proprietà fluorescenti e un monitoraggio più preciso della dinamica del colesterolo, fornendo informazioni più approfondite sui processi cellulari.

“Il colesterolo è essenziale per la funzione cerebrale, ma la sua disregolazione potrebbe essere un fattore chiave nella progressione della malattia”, afferma Stawikowski. “I nostri nuovi strumenti forniscono informazioni su come il colesterolo influisce sui processi cellulari e potrebbero aiutare a identificare bersagli terapeutici per condizioni come l’Alzheimer”. »

Le sonde fluorescenti per il colesterolo del gruppo di ricerca offrono applicazioni che vanno oltre la malattia di Alzheimer, con potenziali usi nella biologia delle membrane, nella dinamica dei lipidi e nella somministrazione di farmaci. Combinando tecniche sperimentali e simulazioni al computer, il team della FAU ha gettato le basi per lo sviluppo di migliori sonde fluorescenti per il colesterolo che possono essere utilizzate per studiare un’ampia gamma di disturbi legati ai lipidi.

Queste sonde sono strumenti versatili che possono essere adattati a diverse esigenze di ricerca, segnando un importante progresso nella comprensione del ruolo del colesterolo nella salute e nelle malattie cellulari.

– FAU –

Informazioni sulla Florida Atlantic University:
Fondata nel 1961, la Florida Atlantic University è stata aperta nel 1964 come la quinta università pubblica della Florida. Oggi serve più di 30.000 studenti universitari e laureati in sei campus lungo la costa sud-orientale della Florida. Negli ultimi anni, l’università ha raddoppiato la spesa per la ricerca e ha superato i suoi pari nel successo degli studenti. Attraverso la coesistenza di accesso ed eccellenza, FAU incarna un modello innovativo in cui scompaiono i tradizionali divari nei risultati. Designata come istituzione al servizio degli ispanici, è classificata tra le migliori università pubbliche da US News & World Report e ha un’elevata attività di ricerca secondo la Carnegie Foundation for the Advancement of Teaching.