“A ligação entre agregação e disfunção celular é essencial para compreender a relevância dos resultados no contexto de doença”

A investigação da vossa pesquisa partiu da proteína S100B, que desempenha funções protetoras no cérebro, mas levou a uma descoberta inesperada sobre a proteína Tau. O que observaram que vos permitiu estabelecer esta ligação e de que forma mudou a direção do estudo?
Queremos perceber como o cérebro se protege da agregação de proteínas: o nosso laboratório estuda como certas proteínas presentes no cérebro ajudam a controlar a agregação de outras proteínas. A S100B é uma dessas proteínas e tínhamos desenvolvido pequenos fragmentos de anticorpos, chamados nanocorpos, para estudar e modular a sua atividade. Verificámos então que alguns desses nanocorpos também reconheciam diretamente a Tau e conseguiam interferir na sua agregação, mesmo sem a presença da S100B. Foi essa observação que nos surpreendeu, porque tinham sido desenvolvidos contra outra proteína. Passámos, por isso, a investigar como interagiam com a Tau e que etapas da agregação conseguiam bloquear.

A equipa designou estas moléculas como «nanocorpos inspirados em chaperões». O que distingue esta abordagem dos métodos convencionais de desenvolvimento de anticorpos contra proteínas associadas a doenças neurodegenerativas e que vantagens poderá oferecer?
Habitualmente, desenvolvem-se anticorpos dirigidos à proteína cuja atividade se pretende modular. No nosso caso, o ponto de partida foi a S100B, uma proteína com atividade de chaperão molecular, capaz de ajudar a controlar a agregação de outras proteínas. Contudo, alguns dos nanocorpos desenvolvidos contra a S100B revelaram também capacidade para reconhecer a Tau e interferir na sua agregação. Chamámos-lhes «inspirados em chaperões» porque apresentam propriedades funcionais semelhantes às destas proteínas protetoras. De forma inesperada conseguimos assim explorar uma via diferente para encontrar moléculas capazes de controlar a agregação. Neste estudo, os nanocorpos atuaram de forma distinta sobre diferentes etapas do processo, permitindo-nos investigar o contributo de cada uma. Queremos agora perceber se esta estratégia pode ser alargada a outras proteínas associadas a doenças neurodegenerativas.

Alguns dos nanocorpos desenvolvidos contra a S100B revelaram também capacidade para reconhecer a Tau e interferir na sua agregação. Chamámos-lhes «inspirados em chaperões» porque apresentam propriedades funcionais semelhantes às destas proteínas protetoras.

Os três nanocorpos estudados conseguiram inibir a agregação da Tau, mas um deles destacou-se por suprimir totalmente a agregação e propagação da proteína num modelo celular. Que características explicam esta diferença de eficácia e sobre que etapas do processo de agregação atuam estas moléculas?
A agregação não acontece num único passo. Há a formação dos primeiros agregados fibrilares, o seu crescimento em fibras e a formação de novos agregados facilitada pelos agregados fibrilares que já existem. Os três nanocorpos reconheceram a Tau, mas os nossos resultados indicam que interferem de maneira diferente nestas etapas. Dois atuaram preferencialmente na formação inicial de agregados; o terceiro destacou-se por bloquear a chamada nucleação secundária, um mecanismo de multiplicação de agregados a partir da superfície de fibras existentes, que poderá contribuir para a amplificação da agregação da Tau no cérebro ao longo da doença. Esta diferença ajuda a explicar a sua eficácia nos ensaios bioquímicos, embora ainda não conheçamos todos os detalhes moleculares. Nos ensaios celulares, conseguimos reduzir o sinal de agregação induzida para níveis comparáveis aos do controlo, sendo nesse contexto experimental que deve ser entendida a expressão supressão total.

A proteína Tau está associada à doença de Alzheimer e a outras doenças neurodegenerativas. Até que ponto os resultados ajudam a compreender os mecanismos de formação e propagação dos agregados e o seu possível contributo para a progressão destas patologias?
Estas moléculas dão-nos uma forma de intervir em etapas específicas do processo e observar o que muda. Isso é importante porque diferentes formas de Tau agregada podem ter comportamentos e efeitos distintos. Ao bloquear uma etapa, podemos investigar melhor o seu contributo para a formação de novos agregados e para a capacidade de induzir agregação nas células. O estudo mostra que conseguimos interferir nesses mecanismos nos modelos utilizados: a questão seguinte é perceber se essa interferência também reduz os efeitos prejudiciais para os neurónios. Essa ligação entre agregação e disfunção celular é essencial para compreender a relevância dos resultados no contexto de doença.

Perante as vossas conclusões, é importante distinguir um resultado promissor em investigação fundamental de uma intervenção com benefício clínico demonstrado. Quais são, neste momento, as principais limitações do estudo e que conclusões seria prematuro retirar sobre o potencial terapêutico dos nanocorpos?
Neste estudo, trabalhámos com proteínas produzidas em laboratório e com um modelo celular que permite detectar a agregação da Tau, mas que não reproduz de todo toda a complexidade de um neurónio e muito menos do cérebro. Também ainda não demonstrámos que estes nanocorpos protegem os neurónios, nem que conseguem chegar aos locais onde teriam de atuar no organismo. O resultado concreto desta investigação é assim termos novas ferramentas para compreender e controlar a agregação da Tau e avançar para modelos experimentais mais complexos; estamos por isso longe de um potencial terapêutico.

Ao bloquear uma etapa, podemos investigar melhor o seu contributo para a formação de novos agregados e para a capacidade de induzir agregação nas células. O estudo mostra que conseguimos interferir nesses mecanismos nos modelos utilizados: a questão seguinte é perceber se essa interferência também reduz os efeitos prejudiciais para os neurónios.

Referem que próximos passos incluem testar estas moléculas em agregados de Tau obtidos a partir de tecido cerebral humano e avaliar os seus efeitos em modelos de neurónios. Que respostas esperam obter com estas experiências e que evidência será necessária antes de considerar estudos pré-clínicos mais avançados ou uma eventual avaliação clínica?
Queremos responder a duas perguntas principais: estes nanocorpos também atuam sobre agregados presentes no cérebro humano? E a redução da agregação traduz-se numa proteção dos neurónios? Os agregados obtidos de tecido cerebral podem ter características diferentes dos que produzimos em laboratório, pelo que essa comparação é importante. Estamos por isso ainda numa fase de esclarecer os mecanismos e testar a relevância biológica da descoberta.

A estratégia proposta parte de proteínas naturais com funções protetoras, em vez de visar diretamente, desde o início, as proteínas associadas à doença. Poderá esta abordagem ser aplicada a outras proteínas envolvidas em doenças neurodegenerativas? Que potencial vê nesta linha de investigação a médio e longo prazo?
É uma possibilidade que vamos explorar de forma sistemática. Estes nanocorpos fazem parte de uma biblioteca de 28 moléculas deste tipo que desenvolvemos para reconhecer diferentes formas da proteína protetora S100B. Vamos agora testar a sua ação sobre outras proteínas que também estudamos no laboratório, como a beta-amiloide, associada ao Alzheimer, a TDP-43, envolvida na esclerose lateral amiotrófica e em algumas formas de demência frontotemporal, e a alfa-sinucleína, associada ao Parkinson. O nosso objetivo é identificar novas ferramentas biológicas para compreender e controlar a agregação de proteínas, incluindo em células vivas. A longo prazo, esse conhecimento poderá inspirar estratégias de intervenção. É um exemplo do valor da investigação fundamental: ao procurar compreender um mecanismo, encontramos possibilidades que não tínhamos antecipado.