INDIANA: Et team af forskere har udviklet en teknik, der kan påvise symptomer på Parkinsons sygdom i urinprøver. Denne tilgang gør det muligt for forskere at vurdere, om det Parkinsons sygdom-associerede LRRK2 (leucin-rige gentagelse kinase 2) protein og dets nedstrøms veje er ændret i Parkinsons sygdom patientprøver.
Denne teknologi kan føre til spredning af ikke-invasive tests ikke kun for kræft, men også for andre neurologiske sygdomme.
“Vi mener, at dette er en logisk og rationel tilgang til at fremme diagnosen Parkinsons sygdom,” sagde W. Andy. Tao, professor i biokemi ved Purdue University. “Det er svært at diagnosticere denne type neurodegenerative sygdomme.” Molekylær test til tidlig diagnose og intervention kan hjælpe mennesker med Parkinsons sygdom lettere, fordi kognitive og motoriske test kan tage mere end et år at etablere en diagnose. Han forklarede, at han kunne få hjælp hurtigere .
Otte medforfattere fra Tao og Purdue, semesterMichael J. Fox Foundation for Parkinsons Disease Research og Columbia University offentliggjorde resultaterne i Communications Medicine.
“Dette vil være et stort nyt område inden for diagnostisk udvikling,” sagde medforfatter Anton Illuk, præsident og teknologichef for Timora, “især når det kommer til neurodegenerative sygdomme og kræft.”
Parkinsons sygdom alene rammer anslået 1 % af befolkningen over 60 år. Op til 1 million amerikanere lever med sygdommen, med 90.000 nye diagnoser hvert år.
Medforfattere på dette papir inkluderer Marco Hadisurya, en ph.d.-studerende i biokemi. Kananath Kwaranancharoen, ph.d.-studerende i elektro- og computerteknik. Wu Xiaofengi kemi fra Purdue University i 2022. Li Li, Timora Analytical Operations. Zheng-Chi Lee, West Lafayette Middle/High School. Roy Alcaray, M.D., Columbia University. og Shalini Padmanavan fra Michael J. Fox Foundation, som finansierede undersøgelsen.
Projektet blev startet for flere år siden efter Padmanabhan læste en del af Iliuk og Taos arbejde med EVtrap (total indsamling og oprensning af ekstracellulære vesikler) metode til urinanalyse og foreslog et samarbejde.
“Ved at gennemgå data fra deres tidligere publikation, var det interessant at se på udtrykket af LRRK2, et nøgleprotein forbundet med Parkinsons sygdom. Så dette vakte min interesse,” sagde Padmanabhan. Proteiner og de nedstrømsveje, de påvirker, er faktisk ændret i urinprøver fra patienter med Parkinsons sygdom med genetiske mutationer. “
I 2017 ledede Tao et hold, der udviklede en blodprøve, der pålideligt kan påvise brystkræft. I denne undersøgelse sammenlignede Tao og hans kolleger prøver taget fra brystkræftpatienter og raske kontroller.
“Vi identificerede et phosphoryleret protein, der er et typisk kendetegn for kræft,” sagde Tao. Og blandt disse proteiner fandt forskerne ekstracellulære vesikler, små pakker, som celler bruger som molekylære leveringssystemer. Dette fund viste, at blodprøver, der producerer phosphoproteiner, kan tjene som potentielle markører for tidlig diagnose af cancer og overvågning af sygdomsprogression.
Forskerholdet var i stand til hurtigt at isolere vesikler fra urinprøver ved hjælp af EVtrap-metoden udviklet af Tymora.
“Vi har brugt denne metode til mange indikationer, primært til opdagelse og validering af biomarkører, i forskellige kræftformer,” sagde Iliuk, som modtog en ph.d. i biokemi fra Purdue University i 2011. har været fokuseret på,” sagde han. Iliuk og Tao, teknologier og tjenester til påvisning af sygdomsbiomarkører i biologiske væsker.
“Denne type analyse åbner nye grænser i udviklingen af ikke-invasiv diagnostik. Biomarkører, der tidligere menes at være uopdagelige, er blevet opdaget og er nyttige til at skelne mellem syge og ikke-sygdomstilstande.” Det viser, at de gør et meget godt stykke arbejde ” sagde Iliuk. “Det er ikke klart, om urin er en kilde til hjerneafledte kemikalier eller signaturer, men det er klart. Disse elbiler kan meget let krydse blod-hjerne-barrieren.”
Efter at være blevet transporteret fra hjernen til blodbanen, koncentreres de eller filtreres til urin. Imidlertid er prøvetagning af sådanne biomarkører fra hjernen ved spinal tap en meget invasiv procedure.
“Dette er ikke den foretrukne prøveudtagningsmetode, især til tidlig diagnose,” sagde Tao. Urinprøver indeholder proteiner, der kan være sygdomsmarkører, men mange udfører husholdningsfunktioner, der ikke er relateret til sygdom.
“Ekstracellulære vesikler frigives af specifikke celletyper og tilbyder således en måde at fokusere på sygdomsmarkører,” sagde han.
En af de mange måder at studere virkningerne af LRRK2 på er at følge dens biologiske vej ved at analysere urin, blod og cerebrospinalvæske. EVtrap-metoden har givet en enkel metode til at spore ændringer i urin indsamlet til mange kliniske undersøgelser.
LRRK2 Biobanking Study ved Columbia University har en stor bank af urinprøver til rådighed til meningsfuld forskning i Parkinsons sygdom. Medforfatter Alcalay fra Columbia University, som leverede mange prøver, bidrog også til at forbinde EVtrap-data med kliniske data. I en kommunikationsmedicinsk undersøgelse undersøgte holdet prøver af mennesker med og uden LRRK2-mutationen og med og uden sygdommen.
“Denne undersøgelse fremhæver også, at ændringer i urinproteiner kan tjene som et surrogat for ændringer i proteinsignatur, der forekommer i hjernesygdomme såsom Parkinsons sygdom,” sagde Dr. Padmanahan.
Denne teknologi kan føre til spredning af ikke-invasive tests ikke kun for kræft, men også for andre neurologiske sygdomme.
“Vi mener, at dette er en logisk og rationel tilgang til at fremme diagnosen Parkinsons sygdom,” sagde W. Andy. Tao, professor i biokemi ved Purdue University. “Det er svært at diagnosticere denne type neurodegenerative sygdomme.” Molekylær test til tidlig diagnose og intervention kan hjælpe mennesker med Parkinsons sygdom lettere, fordi kognitive og motoriske test kan tage mere end et år at etablere en diagnose. Han forklarede, at han kunne få hjælp hurtigere .
Otte medforfattere fra Tao og Purdue, semesterMichael J. Fox Foundation for Parkinsons Disease Research og Columbia University offentliggjorde resultaterne i Communications Medicine.
“Dette vil være et stort nyt område inden for diagnostisk udvikling,” sagde medforfatter Anton Illuk, præsident og teknologichef for Timora, “især når det kommer til neurodegenerative sygdomme og kræft.”
Parkinsons sygdom alene rammer anslået 1 % af befolkningen over 60 år. Op til 1 million amerikanere lever med sygdommen, med 90.000 nye diagnoser hvert år.
Medforfattere på dette papir inkluderer Marco Hadisurya, en ph.d.-studerende i biokemi. Kananath Kwaranancharoen, ph.d.-studerende i elektro- og computerteknik. Wu Xiaofengi kemi fra Purdue University i 2022. Li Li, Timora Analytical Operations. Zheng-Chi Lee, West Lafayette Middle/High School. Roy Alcaray, M.D., Columbia University. og Shalini Padmanavan fra Michael J. Fox Foundation, som finansierede undersøgelsen.
Projektet blev startet for flere år siden efter Padmanabhan læste en del af Iliuk og Taos arbejde med EVtrap (total indsamling og oprensning af ekstracellulære vesikler) metode til urinanalyse og foreslog et samarbejde.
“Ved at gennemgå data fra deres tidligere publikation, var det interessant at se på udtrykket af LRRK2, et nøgleprotein forbundet med Parkinsons sygdom. Så dette vakte min interesse,” sagde Padmanabhan. Proteiner og de nedstrømsveje, de påvirker, er faktisk ændret i urinprøver fra patienter med Parkinsons sygdom med genetiske mutationer. “
I 2017 ledede Tao et hold, der udviklede en blodprøve, der pålideligt kan påvise brystkræft. I denne undersøgelse sammenlignede Tao og hans kolleger prøver taget fra brystkræftpatienter og raske kontroller.
“Vi identificerede et phosphoryleret protein, der er et typisk kendetegn for kræft,” sagde Tao. Og blandt disse proteiner fandt forskerne ekstracellulære vesikler, små pakker, som celler bruger som molekylære leveringssystemer. Dette fund viste, at blodprøver, der producerer phosphoproteiner, kan tjene som potentielle markører for tidlig diagnose af cancer og overvågning af sygdomsprogression.
Forskerholdet var i stand til hurtigt at isolere vesikler fra urinprøver ved hjælp af EVtrap-metoden udviklet af Tymora.
“Vi har brugt denne metode til mange indikationer, primært til opdagelse og validering af biomarkører, i forskellige kræftformer,” sagde Iliuk, som modtog en ph.d. i biokemi fra Purdue University i 2011. har været fokuseret på,” sagde han. Iliuk og Tao, teknologier og tjenester til påvisning af sygdomsbiomarkører i biologiske væsker.
“Denne type analyse åbner nye grænser i udviklingen af ikke-invasiv diagnostik. Biomarkører, der tidligere menes at være uopdagelige, er blevet opdaget og er nyttige til at skelne mellem syge og ikke-sygdomstilstande.” Det viser, at de gør et meget godt stykke arbejde ” sagde Iliuk. “Det er ikke klart, om urin er en kilde til hjerneafledte kemikalier eller signaturer, men det er klart. Disse elbiler kan meget let krydse blod-hjerne-barrieren.”
Efter at være blevet transporteret fra hjernen til blodbanen, koncentreres de eller filtreres til urin. Imidlertid er prøvetagning af sådanne biomarkører fra hjernen ved spinal tap en meget invasiv procedure.
“Dette er ikke den foretrukne prøveudtagningsmetode, især til tidlig diagnose,” sagde Tao. Urinprøver indeholder proteiner, der kan være sygdomsmarkører, men mange udfører husholdningsfunktioner, der ikke er relateret til sygdom.
“Ekstracellulære vesikler frigives af specifikke celletyper og tilbyder således en måde at fokusere på sygdomsmarkører,” sagde han.
En af de mange måder at studere virkningerne af LRRK2 på er at følge dens biologiske vej ved at analysere urin, blod og cerebrospinalvæske. EVtrap-metoden har givet en enkel metode til at spore ændringer i urin indsamlet til mange kliniske undersøgelser.
LRRK2 Biobanking Study ved Columbia University har en stor bank af urinprøver til rådighed til meningsfuld forskning i Parkinsons sygdom. Medforfatter Alcalay fra Columbia University, som leverede mange prøver, bidrog også til at forbinde EVtrap-data med kliniske data. I en kommunikationsmedicinsk undersøgelse undersøgte holdet prøver af mennesker med og uden LRRK2-mutationen og med og uden sygdommen.
“Denne undersøgelse fremhæver også, at ændringer i urinproteiner kan tjene som et surrogat for ændringer i proteinsignatur, der forekommer i hjernesygdomme såsom Parkinsons sygdom,” sagde Dr. Padmanahan.