Lo studio sui topi scopre la droga per aumentare la memoria

Gli scienziati dell'Università di San Francisco hanno scoperto di poter migliorare la memoria nei topi utilizzando una piccola molecola simile a un farmaco.

I ricercatori stavano studiando il modo in cui le cellule rispondono allo stress biologico. Lo stesso percorso biochimico su cui agisce la molecola potrebbe un giorno essere mirato agli esseri umani per migliorare la memoria, secondo Peter Walter, PhD, l'autore senior dello studio.

La scoperta della molecola e i risultati dei successivi test di memoria nei topi sono stati pubblicati in eLife, una rivista scientifica online ad accesso libero.

In un test di memoria, i topi normali sono stati in grado di riposizionare una piattaforma sommersa circa tre volte più velocemente dopo aver ricevuto iniezioni della potente sostanza chimica rispetto ai topi che hanno ricevuto iniezioni fittizie.

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I topi che hanno ricevuto la sostanza chimica ricordano anche meglio i segnali associati a stimoli spiacevoli, il tipo di condizionamento alla paura che potrebbe aiutare un topo a evitare di essere predato.

La ricerca sembra indicare che alcuni processi contro-intuitivi possono essere coinvolti nello sviluppo della memoria.

In particolare, i risultati suggeriscono che, nonostante quella che sembrerebbe essere l'importanza di avere i migliori meccanismi biochimici per massimizzare il potere della memoria, l'evoluzione non sembra averli forniti, ha detto Walter.

“Sembra che il processo di evoluzione non abbia ottimizzato il consolidamento della memoria; altrimenti non credo che avremmo potuto migliorarlo come abbiamo fatto nel nostro studio con topi normali e sani ", ha detto Walter.

La sostanza chimica che stimola la memoria è stata scelta tra 100.000 sostanze chimiche. Le sostanze sono state sottoposte a screening per il loro potenziale di perturbare un percorso biochimico protettivo all'interno delle cellule che viene attivato quando le cellule non sono in grado di tenere il passo con la necessità di piegare le proteine ​​nelle loro forme di lavoro.

Tuttavia, Carmela Sidrauski, PhD, borsista dell'UCSF, ha scoperto che la sostanza chimica agisce all'interno della cellula oltre il percorso biochimico che attiva questa risposta proteica dispiegata, per avere un impatto più ampio su quella che è nota come risposta integrata allo stress.

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In questa risposta, diversi percorsi biochimici convergono su un singolo perno molecolare, una proteina chiamata eIF2 alfa.

Gli scienziati sanno che, in organismi di complessità variabile dal lievito all'uomo, diversi tipi di stress cellulare: un accumulo di proteine ​​dispiegate, luce UV dannosa per il DNA, carenza di elementi costitutivi degli amminoacidi necessari per produrre proteine, infezione virale, ferro carenza: attiva diversi enzimi che agiscono a valle per spegnere eIF2 alfa.

"Tra le altre cose, l'inattivazione di eIF2 alfa è un freno al consolidamento della memoria", ha detto Walter - forse una conseguenza evolutiva di una cellula o di un organismo che diventa maggiormente in grado di adattarsi in altri modi.

La disattivazione di eIF2 alfa riduce la produzione della maggior parte delle proteine, alcune delle quali potrebbero essere necessarie per la formazione della memoria, ha detto Walter. Ma l'inattivazione di eIF2 alfa aumenta anche la produzione di alcune proteine ​​chiave che aiutano le cellule a far fronte allo stress.

Il coautore dello studio Nahum Sonenberg, PhD, della McGill University in precedenza ha collegato la memoria e eIF2 alfa negli studi genetici sui topi, e il suo gruppo di laboratorio ha anche condotto i test di memoria per lo studio attuale.

La sostanza chimica identificata dai ricercatori dell'UCSF si chiama ISRIB, che sta per inibitore della risposta allo stress integrato. ISRIB contrasta gli effetti dell'inattivazione di eIF2 alfa all'interno delle cellule, hanno scoperto i ricercatori.

"ISRIB mostra buone proprietà farmacocinetiche [come un farmaco viene assorbito, distribuito ed eliminato], attraversa prontamente la barriera emato-encefalica e non mostra tossicità palese nei topi, il che lo rende molto utile per gli studi sui topi", ha detto Walter.

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Queste proprietà indicano anche che l'ISRIB potrebbe servire come un buon punto di partenza per lo sviluppo di farmaci umani, secondo Walter.

Walter ha detto che sta cercando scienziati con cui collaborare a nuovi studi sulla cognizione e la memoria in modelli murini di malattie neurodegenerative e invecchiamento, utilizzando ISRIB o molecole correlate.

Inoltre, sostanze chimiche come l'ISRIB potrebbero svolgere un ruolo nella lotta contro i tumori, che sfruttano le risposte allo stress per alimentare la propria crescita, ha detto Walter.

A un livello più elementare, ha detto Walter, lui e altri scienziati possono ora utilizzare ISRIB per saperne di più sul ruolo della risposta proteica dispiegata e della risposta allo stress integrata nella malattia e nella normale fisiologia.

Fonte: Università di San Francisco