Назад
Исследователи из Университета Хоккайдо и компании Toppan разработали метод обнаружения накопления амилоида бета в мозге, характерного для болезни Альцгеймера, по биомаркерам в образцах крови.
Болезнь Альцгеймера - это нейродегенеративное заболевание, характеризующееся постепенной потерей нейронов и синапсов в мозге. Одной из основных причин болезни Альцгеймера является накопление амилоида бета (Aβ) в мозге, где он образует бляшки. Болезнь Альцгеймера в основном наблюдается у людей старше 65 лет, и в настоящее время ее нельзя остановить или обратить вспять. Таким образом, болезнь Альцгеймера является серьезной проблемой для стран со стареющим населением, таких как Япония.
Группа ученых из Университета Хоккайдо и компании Toppan под руководством Кохея Юямы разработала технологию биосенсинга, позволяющую обнаруживать в крови мышей Aβ-связывающие экзосомы, количество которых увеличивается по мере накопления Aβ в мозге. Их исследование было опубликовано в журнале Alzheimer's Research & Therapy. При тестировании на мышиных моделях Aβ-связывающие экзосомы Digital ICATM (idICA) показали, что концентрация Aβ-связывающих экзосом увеличивается с увеличением возраста мышей. Это важно, поскольку использовались мыши, моделирующие болезнь Альцгеймера, при которой Aβ накапливается в мозге с возрастом.
Помимо отсутствия эффективных методов лечения болезни Альцгеймера, существует мало методов диагностики болезни Альцгеймера. Болезнь Альцгеймера может быть окончательно диагностирована только при прямом исследовании мозга, что можно сделать только после смерти. Накопление Aβ в мозге можно измерить с помощью анализа спинномозговой жидкости или позитронно-эмиссионной томографии; однако первый метод является чрезвычайно инвазивным и не может быть повторен, а второй - довольно дорогим. Таким образом, существует необходимость в экономичном, точном и широко доступном диагностическом тесте.
Предыдущая работа группы Юямы показала, что накопление Aβ в мозге связано с Aβ-связывающими экзосомами, выделяемыми нейронами, которые разрушают и переносят Aβ в микроглиальные клетки мозга. Экзосомы - это закрытые мембраной пузырьки, выделяемые клетками, на поверхности которых находятся клеточные маркеры. Команда адаптировала запатентованный компанией Toppan цифровой инвазивный анализ расщепления (Digital ICATM) для количественного определения концентрации Aβ-связывающих экзосом всего в 100 мкл крови. Разработанное ими устройство захватывает молекулы и частицы образца по одной в миллион микроскопических лунок микрометрового размера на измерительном чипе и определяет наличие или отсутствие флуоресцентных сигналов, испускаемых при расщеплении Aβ-связывающих экзосом.
В настоящее время проводятся клинические испытания этой технологии на людях. Эта высокочувствительная технология idICA является первым применением ICA, позволяющим высокочувствительно обнаруживать экзосомы, удерживающие специфические поверхностные молекулы, из небольшого количества крови без необходимости освоения специальных методик; поскольку она применима к биомаркерам экзосом в целом, ее также можно адаптировать для использования в диагностике других заболеваний.
Kohei Yuyama et al. Иммуноцифровой инвазивный анализ расщепления для анализа внеклеточных везикул, связанных с амилоидом ß при болезни Альцгеймера (аннотация).
Затянувшаяся доклиническая стадия болезни Альцгеймера (БА) дает возможность для раннего вмешательства с целью предотвращения заболевания; однако проблема отсутствия минимально инвазивных и легко обнаруживаемых биомаркеров и технологий их измерения остается нерешенной. Внеклеточные везикулы (EVs) - это наноразмерные мембранные везикулы, высвобождаемые из различных клеток и играющие важную роль в коммуникации между клетками. Полученные из нейронов и обогащенные ганглиозидами EV захватывают белок амилоид-ß, основной агент БА, и переносят его в глиальные клетки для деградации; это позволяет предположить, что EV влияют на накопление Aß в мозге. Однако гетерогенность EV требует использования высокочувствительной методики для измерения специфических EV в биологических жидкостях. В данном исследовании был разработан иммуноцифровой анализ инвазивного расщепления (idICA) для количественной оценки EVs, попавших в мишень.
Методы
EVs захватывали на конъюгированные с ганглиозидом GM1 субъединицы холерного токсина B (CTB) магнитные бусины и детектировали с помощью олигонуклеотидного антитела Aß, меченного ДНК. Затем сигналы флуоресценции для отдельных EVs подсчитывались с помощью анализа инвазивного расщепления (ICA). В данной работе исследованы Aß-связанные и GM1-содержащие EV, выделенные из культурального супернатанта клеток N2a человека, экспрессирующих APP (APP-N2a), и сыворотки крови трансгенных мышей с APP.
Результаты
idICA количественно определял Aß-связанные и GM1-содержащие EVs, выделенные из супернатантов клеток APP-N2a и сывороток мышей с моделью БА. Уровень содержания Aß-ассоциированных EVs в крови с помощью idICA постепенно увеличивался от 3- до 12-месячного возраста мышей, что соответствует прогрессированию накопления Aß в мозге мышей с моделью БА.
Выводы
Настоящие результаты показывают, что периферические EVs, содержащие Aß и GM1, отражают бремя Aß у мышей. IdICA является ценным инструментом для простого количественного определения EVs в качестве доступного биомаркера для доклинической диагностики БА.
