Las enfermedades relacionadas con la edad, como el Alzheimer, son cada vez más frecuentes y podrían afectar a más de 130 millones para 2050. Durante el proceso de envejecimiento, la sobreproducción de péptidos beta-amiloides (Aβ) conduce a la formación de diferentes tipos de agregados en el cerebro. Mientras que las etapas avanzadas de la enfermedad de Alzheimer, cuando es evidente una degeneración neurológica significativa, se caracterizan por agregados de amiloide insolubles, conocidos como placas seniles, los péptidos Aβ podrían servir como biomarcadores para el diagnóstico temprano y el seguimiento.

Aunque los agregados de Aβ marcados con una sonda radiactiva pueden detectarse mediante tomografía por emisión de positrones, el enfoque es costoso y de acceso limitado para la mayoría de los pacientes. Un medio más simple de detectar péptidos o agregados de Aβ in vivo sería una alternativa muy atractiva, particularmente para el diagnóstico temprano. Ahora los investigadores creen que pueden haber encontrado una manera de hacer precisamente esto [Cabrera et al., Nanomedicine 44 (2022) 102569, https://doi.org/10.1016/j.nano.2022.102569].

“Usamos nanopartículas de oro combinadas con una sonda  fluorescente para mejorar la detección in vivo de agregados solubles e insolubles de Aβ”, explica Marcelo J. Kogan de la Universidad de Chile, quien lideró el equipo del Centro Avanzado de Enfermedades Crónicas en Santiago, , Universidad de Chile, Pontificia Universidad Católica de Chile, Universidad Andrés Bello y Universidad Mayor con Rebeca Aldunate de la Universidad Santo Tomás. “Además, las nanopartículas de oro se pueden modificar estratégicamente para incluir moléculas que podrían regular la toxicidad de Aβ”.

El equipo desarrolló recientemente una estrategia para detectar agregados de Aβ in vivo mediante tomografía computarizada y nanovarillas de oro funcionalizadas con péptidos. Ahora, han combinado esta estrategia con sondas de imágenes de Aβ-amiloide basadas en moléculas curcuminoides que emiten fluorescencia en el infrarrojo cercano (NIR). Las nanopartículas de oro potencian la señal de estas sondas de Aβ-amiloide a través de un efecto de fluorescencia mejorada de superficie (SEF) debido a su resonancia de plasmón de superficie localizada (LSPR). Los fluoróforos son excitados directamente por la luz entrante y por la dispersada por las nanopartículas.

“Nuestro enfoque innovador permite la detección in vivo de Aβ con alta sensibilidad”, dice Kogan. “Este sistema puede contribuir al diagnóstico precoz de la enfermedad de Alzheimer y distinguirla de otros tipos de demencia”.

Los investigadores demuestran el potencial del enfoque en dos modelos animales de la enfermedad que sobreexpresan el péptido Aβ humano, nematodos (C. elegans) y ratones. La administración de nanorods de oro dirigidos, junto con o poco antes de las sondas fluorescentes in vivo, mejora la sensibilidad y la detección de Aβ-amiloides. El nanosistema con la sonda fluorescente NIR también podría usarse para aplicaciones fototérmicas, como romper los agregados de amiloide para reducir su toxicidad.

Un enfoque innovador para aumentar la señal de los fluoróforos utilizando nanopartículas de oro plasmónicas (efecto de fluorescencia mejorado en la superficie) mejoró la detección de agregados Aß en C. elegans y modelos de ratón con la enfermedad de Alzheimer

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