Il morbo di Alzheimer (AD) è una patologia neurodegenerativa, responsabile per più dell'80% dei casi di demenza senile. Nonostante gli innumerevoli sforzi fatti dalla ricerca scientifica, non esiste ancora una terapia efficace per curare l'AD o bloccare in modo significativo la progressione dei sintomi. Al fine di sviluppare una strategia terapeutica in grado non solo di curare, ma anche di prevenire l'AD, la ricerca si è focalizzata sullo studio di metodi diagnostici più accurati e specifici. Attualmente il processo diagnostico si avvale di tecniche in grado di evidenziare la presenza di alterazioni funzionali al livello cerebrale e di biomarkers associati all'AD, quali le placche ß-amiloidi e i grovigli neurofibrillari (NFTs); ma quest'ultimo presenta numerosi limiti. Recentemente gli NFTs sono diventati i biomarkers di elezione per lo sviluppo di sonde fluorescenti da poter impiegare nella diagnosi clinica dell'AD, basata sulla PET e sull'imaging di fluorescenza nel vicino infrarosso (NIR). Ad oggi sono stati identificati solo pochi sensori fluorescenti con un profilo selettivo per la proteina Tau (uno dei componenti principali degli NFTs), in quanto la complessità strutturale degli NFTs non ha permesso di definire in modo chiaro la SAR (relazione struttura-attività) alla base dell'interazione ligando fluorescente-proteina Tau. Sulla base, però, delle recenti evidenze sperimentali riguardanti la struttura dei grovigli neurofibrillari, il progetto si propone la realizzazione di ligandi specifici per le proteine Tau, dotati di fluorescenza intrinseca per la visualizzazione microscopica di aggregati fibrillari come biomarker per la diagnosi precoce dell'AD. L'obiettivo del progetto è, infatti, quello di rendere possibile uno screening precoce dell'accumulo di NFTs nel tessuto retinico, a basso costo e scarsa invasività, da condurre a livello ambulatoriale, così da poter anticipare le terapie e rendere la vita dei pazienti ad alto rischio di AD più dignitosa.
Lo scopo principale del progetto consiste nell'identificare l'accumulo di proteina Tau nel tessuto retinico di modelli animali e di pazienti affetti da morbo di AD, e nella sua validazione quale biomarker diagnostico precoce di malattia. L¿obiettivo finale è sviluppare un metodo diagnostico precoce per l'AD poco invasivo e poco costoso, che possa permettere uno screening della popolazione.
Il morbo di Alzheimer, infatti, è una malattia invalidante, clinicamente caratterizzata da una progressiva perdita di memoria e da un deficit cognitivo. Dati recenti dimostrano che nel mondo circa 47 milioni di individui soffrono di demenza e si stima che entro il 2050, a causa dell'invecchiamento della popolazione, questo numero sia destinato a salire a 131 milioni, determinando anche un aumento importante della spesa per l'assistenza sanitaria (e.g. terapie farmacologiche, ospedalizzazioni, assistenza medica domiciliare).
Attualmente, nonostante gli innumerevoli sforzi fatti dalla ricerca scientifica, i farmaci utilizzati in terapia possono esclusivamente alleviare i sintomi o comunque ritardare l'insorgenza della malattia e le tecniche diagnostiche sono molto costose, invasive, attendibili solo durante lo stadio avanzato della patologia e non possono essere impiegate come unico strumento di diagnosi. Inoltre, il riconoscimento e l'impiego delle diverse tecniche diagnostiche nella pratica clinica è ancora limitato e varia da paese in paese. L'individuazione di depositi specifici per la proteina Tau, biomarker dell'AD, via indagine retinica al microscopio presenta un potenziale diagnostico di enorme portata, in quanto permette lo sviluppo di uno screening precoce a basso costo e scarsa invasività, da condurre a livello ambulatoriale. Le fibrille sinora analizzate sono state prese direttamente dal tessuto cerebrale di pazienti deceduti, in quanto non esiste ancora un test validato in vitro per la generazione di complessi fibrillari a partire dalla proteina isolata. Le evidenze sperimentali della struttura recentemente svelata mediante microscopia Cryo-EM possono indirizzare verso la realizzazione di un test validato che, già di per sé, avrebbe un valore scientifico e commerciale di enorme portata. Tale analisi in vitro permetterebbe infatti di impostare uno screening su larga scala per la ricerca di nuovi agenti terapeutici e diagnostici. Il flusso di valore del progetto, pertanto, prevede la messa a punto di un sistema di produzione delle proteine Tau a costo contenuto, e, in parallelo, l¿analisi computazionale delle strutture per indirizzare il design razionale di ligandi. In una seconda fase, ottenute le proteine in quantità sufficienti per lo screening, sarà possibile mettere a punto il test analitico con tecniche High Throughput con ligandi convenzionali (ma aspecifici). La realizzazione di tale test avrebbe peraltro una ricaduta commerciale di proporzioni importanti, specialmente se accoppiata ad una strumentazione dedicata (fluorescence plate reader o thermal cycler adattato). Successivamente, potrà essere possibile analizzare ligandi specifici selezionati in silico per le "double zippers" e determinarne le affinità in vitro. Il raggiungimento dell'obiettivo primario e la validazione della tecnica permetterà di iniziare anche una fase preliminare di testing in vivo grazie all'impiego di un microscopio ad alta risoluzione per la rivelazione su retina umana in vivo (attualmente in fase di sviluppo). In questa fase, sarà possibile valutare e studiare la correlazione fra numero e dimensioni delle placche stesse a livello della retina e la progressione della patologia. Il potenziale diagnostico generato da questa correlazione avrebbe un immenso valore predittivo: potrebbe anticipare la diagnosi della malattia di diversi anni (4-6) rispetto agli attuali metodi clinici empirici.