В ходе прецизионной диагностики были выявлены белки, связанные с болезнью Паркинсона, во внеклеточных везикулах

Заболевания головного мозга, такие как болезнь Паркинсона (БП) и болезнь Альцгеймера (БА), начинают развиваться задолго до появления первых клинических симптомов. Раннее лечение может замедлить или остановить прогрессирование этих заболеваний, но в настоящее время не существует метода для их диагностики на предсимптомных стадиях.

Новые подходы к диагностике

Для преодоления этого ограничения исследователи разработали концепцию «жидкой биопсии». Она предполагает неинвазивное извлечение крови или других биологических жидкостей и их анализ на наличие молекул, происходящих из головного мозга и других тканей.

Внеклеточные везикулы как биомаркеры

Особое внимание уделяется «внеклеточным везикулам» (ВВ) — крошечным мембраносвязанным мешочкам, выделяемым мозгом и другими клетками в окружающие жидкости. Эти везикулы содержат уникальные молекулы, которые могут служить биомаркерами для раннего выявления заболеваний головного мозга.

Проблема биомаркеров

Однако, несмотря на прогресс, исследователи сталкиваются с проблемой определения, находятся ли измеряемые биомаркеры внутри везикул или связаны с их поверхностью. Это затрудняет однозначные выводы о молекулярном составе везикул.

Решение проблемы

Группа под руководством Дэвида Уолта разработала метод, который решает эту проблему. Они добавили шаг ферментативного переваривания поверхностно-связанных белков, что позволяет целенаправленно концентрироваться на грузе внутри везикул, устраняя неспецифические загрязнения.

Измерение биомаркеров

Используя этот метод, они смогли точно определить долю белка PD ⍺-синуклеина, содержащегося в везикулах, по сравнению с его уровнем в общей плазме крови. Это достижение было объединено с новым сверхчувствительным анализом формы ⍺-синуклеина, который увеличивается при прогрессировании БП и деменции с тельцами Леви.

Технические достижения

Исследования везикул значительно продвинули понимание их сложной биологии и молекулярного состава. Однако выделение чистых тканеспецифичных везикул из биологических жидкостей, таких как кровь или спинномозговая жидкость, и их точная количественная оценка остаются сложными задачами.

Новый подход

Группа Уолта разработала техническую основу для количественного определения везикул и использовала эту методологию для сравнения методов их выделения. Их подход сочетает методы разделения и сверхчувствительные анализы, что позволяет подсчитывать отдельные белковые молекулы в везикулах.

Оптимизация анализа

Для измерения ⍺-синуклеина на очень низких уровнях они разработали анализ Simoa, который более чувствителен, чем предыдущие методы. Используя этот анализ, команда обнаружила, что большая часть ⍺-синуклеина внутри везикул защищена и составляет менее 5% от общего ⍺-синуклеина в плазме крови.

Понимание фосфорилирования

Дополнительно, они разработали анализ, который способен обнаруживать фосфорилированный ⍺-синуклеин в процессе прогрессирования БП. Применив этот метод к образцам крови пациентов с БП и деменцией с тельцами Леви, они обнаружили, что соотношение фосфорилированного ⍺-синуклеина внутри везикул значительно выше, чем снаружи.

Перспективы диагностики

Работа команды Уолта представляет собой значительное технологическое достижение, которое приближает нас к созданию диагностической платформы следующего поколения. Эти методы могут использоваться для дифференциации пациентов с БП от здоровых людей без хирургического вмешательства.

Заключение

Исследования в области внеклеточных везикул открывают новые возможности для ранней диагностики заболеваний головного мозга. Работа группы Уолта демонстрирует, что эти микроскопические структуры могут служить ценными биомаркерами для выявления заболеваний на предсимптомных стадиях, предоставляя возможность более точной и своевременной диагностики.

Литература:
Tal Gilboa et al, Measurement of α-synuclein as protein cargo in plasma extracellular vesicles, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2408949121