Новый метод диагностики болезни Альцгеймера по анализу крови

Современные методы позволяют диагностировать болезнь Альцгеймера лишь на стадии, когда излечение уже не возможно. Сотрудничая с исследовательской группой из Геттингенского Университета (University of Göttingen) и Немецкого Центра Нейродегенеративных заболеваний (German Center for Neurogenerative Diseases, DZNE), исследователи из Рурского Университета Бохума (Ruhr-Universität Bochum, RUB) (все Германия) разработали метод анализа крови, который потенциально может способствовать выявлению болезни Альцгеймера на ранней стадии. Он основан на иммунохимическом анализе с использованием инфракрасного сенсора. Поверхность сенсора покрыта высокоспецифичными антителами, выявляющими биомаркеры заболевания в крови или спинномозговой жидкости, полученной из нижних отделов позвоночника (люмбальная жидкость). Инфракрасный датчик анализирует наличие патологических изменений в биомаркерах, которые могут появиться более чем за 15 лет до проявления клинических симптомов. Разработанный метод стал темой номера журнала Biophotonics, а результаты исследования также опубликованы в журнале Analytical Chemistry.

Диагностика слишком запаздывает

Основной проблемой диагностики болезни Альцгеймера является тот факт, что к моменту проявления первых клинических симптомов в головном мозге уже возникают необратимые повреждения. В этот момент симптоматическое лечение является единственной доступной функцией.

«Если мы хотим иметь в своем распоряжении лекарственный препарат, способный значительно ингибировать прогресс заболевания, нам необходим анализ крови, диагностирующий болезнь Альцгеймера на стадии, предшествующей нарушениям памяти», – говорит профессор доктор Клаус Герверт (Klaus Gerwert), руководитель Отделения Биофизики (Department of Biophysics at RUB) в Рурском Университете.

«Применяя такие препараты на ранней стадии, мы сможем предотвратить деменцию или как минимум отсрочить ее появление», – добавляет профессор, доктор медицины Йенс Вильтфанг (Jens Wiltfang), руководитель Отделения Психиатрии и Психотерапии в Геттингенском Университете, а также координатор клинических исследований в DZNE.

Неправильно свернутый бета-амилоид

В разработанном тесте биомаркером является вторичная структура бета-амилоида. У пациентов с болезнью Альцгеймера она изменена. При патологической, неправильно свернутой структуре накапливается все больше и больше белка, постепенно формируя видимые бляшки, откладывающиеся в головном мозге, что является признаком заболевания. Это случается более чем за 15 лет до проявления первых клинических симптомов. Патологические бляшки бета-амилоида
могут определяться позитронно-эмиссионной томографией (сокращенно Amyloid PET), однако эта процедура относительно дорогая и сопровождается радиационным облучением.

Запатентованный метод выявления болезни Альцгеймера

Совместно с профессором Йенсом Вильтфангом, исследовательская группа профессора Клауса Герверта разработала инфракрасный сенсор для детекции неправильно свернутых пептидов бета-амилоида, что стало частью докторских исследовательских проектов Андреаса Наберса (Andreas Nabers) и Йонаса Шартнера (Jonas Schartner). Инфракрасный сенсор выявляет бета-амилоид в жидкостях организма. Метод проходит патентование. Изначально в качестве входного материала использовалась спинномозговая жидкость, позже исследователи начали проводить и анализ крови.

«Мы не просто выбрали один возможный вариант фолдинга белка, а выявили, как все существующие вторичные структуры бета-амилоида распространяются в здоровых и патологических формах», – говорит Герверт.

Точная диагностика не будет возможной до тех пор, пока не будет оценено распределение всех вторичных структур. Детекция бета-амилоида уже доступна методом иммуноферментного анализа (ИФА). Метод выявляет общую концентрацию, долю форм различной длины и концентрацию отдельных конформаций пептида в жидкостях организма, однако ученые еще не представили сведения о диагностически значимом распределении вторичных структур. «Вот почему ИФА не оказался очень эффективным при проведении анализа крови на практике», – поясняет Клаус Герверт.

Проведено первое клиническое испытание

Используя методы, разработанные в Бохуме и Геттингене, исследователи проанализировали образцы 141 пациента. Они достигли диагностической точности 84% на образцах крови и 90% – на образцах спинномозговой жидкости, что сравнимо с клиническим золотым стандартом. Использованный метод показал увеличение неправильно свернутых биомаркеров в виде спектрального сдвига бета-амилоида ниже уровня предельного значения, таким образом, диагностировав болезнь Альцгеймера. «Особенностью данного метода является то, что он является единственным полноценным методом без использования меток с одним критическим уровнем», – описывает результаты работы в своей диссертации Андреас Наберс.

Потенциальный сенсор для ранней диагностики

Ученые также протестировали возможность ранней диагностики болезни Альцгеймера на небольшой группе пациентов. Результаты позволяют предположить, что даже до стадии деменции в организме можно выявить увеличение концентрации неправильно свернутого бета-амилоида. То есть в будущем заболевание можно будет диагностировать на доклинических стадиях. «Чем раньше выявлена болезнь Альцгеймера, тем выше шансы на излечение. Этот сенсор является вехой в верном направлении», – добавляет Йенс Вильтфанг. В настоящее время для оптимизации статистической значимости проводится пробный анализ ранней диагностики заболевания на 800 пациентах.

По материалам Ruhr-University Bochum

Оригинальная статья:
Andreas Nabers, Julian Ollesch, Jonas Schartner, Carsten Kötting, Just Genius, Ute Haußmann, Hans Klafki, Jens Wiltfang, Klaus Gerwert. An infrared sensor analysing label-free the secondary structure of the Abeta peptide in presence of complex fluids. Journal of Biophotonics, 2016; 9 (3): 224 DOI: 10.1002/jbio.201400145