Neue Biosensor-Technologie zum Nachweis der Alzheimer-Krankheit im Blut

Forscher der Universität Hokkaido und Toppan haben eine Methode entwickelt, um anhand von Biomarkern in Blutproben die Anhäufung von Amyloid-β im Gehirn, ein Merkmal der Alzheimer-Krankheit, nachzuweisen.
Die Alzheimer-Krankheit ist eine neurodegenerative Erkrankung, die durch einen allmählichen Verlust von Neuronen und Synapsen im Gehirn gekennzeichnet ist. Eine der Hauptursachen der Alzheimer-Krankheit ist die Ansammlung von Amyloid β (Aβ) im Gehirn, wo es Plaques bildet. Die Alzheimer-Krankheit tritt hauptsächlich bei Personen über 65 Jahren auf und kann derzeit nicht gestoppt oder rückgängig gemacht werden. Daher ist die Alzheimer-Krankheit ein Hauptanliegen für Länder mit alternder Bevölkerung, wie Japan.
Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Hokkaido und Toppan unter der Leitung des speziell ernannten außerordentlichen Professors Kohei Yuyama an der Fakultät für fortgeschrittene Biowissenschaften der Universität Hokkaido hat eine Biosensor-Technologie entwickelt, die Aβ-bindende Exosomen im Blut von Mäusen nachweisen kann, die sich als Aβ sammelt sich im Gehirn an. Ihre Forschung wurde in der Zeitschrift Alzheimer’s Research & Therapy veröffentlicht.
Bei Tests an Mausmodellen zeigte das Aβ-bindende Exosom Digital ICATM (idICA), dass die Konzentration von Aβ-bindenden Exosomen mit zunehmendem Alter der Mäuse zunahm. Dies ist von Bedeutung, da es sich bei den verwendeten Mäusen um Modellmäuse der Alzheimer-Krankheit handelte, bei denen sich Aβ im Gehirn mit zunehmendem Alter aufbaut.
Zusätzlich zum Mangel an wirksamen Behandlungen von Alzheimer gibt es nur wenige Methoden, um Alzheimer zu diagnostizieren. Alzheimer kann nur durch eine direkte Untersuchung des Gehirns definitiv diagnostiziert werden, was nur nach dem Tod möglich ist. Die Aβ-Akkumulation im Gehirn kann durch Zerebrospinalflüssigkeitstests oder durch Positronen-Emissions-Tomographie gemessen werden; Ersteres ist jedoch ein extrem invasiver Test, der nicht wiederholt werden kann, und Letzteres ist ziemlich teuer. Somit besteht ein Bedarf an einem diagnostischen Test, der wirtschaftlich, genau und weithin verfügbar ist.
Frühere Arbeiten von Yuyamas Gruppe haben gezeigt, dass der Aufbau von Aβ im Gehirn mit Aβ-bindenden Exosomen assoziiert ist, die von Neuronen abgesondert werden, die Aβ abbauen und zu den Mikrogliazellen des Gehirns transportieren. Exosomen sind membranumschlossene Säcke, die von Zellen abgesondert werden, die Zellmarker auf ihrer Oberfläche besitzen. Das Team passte den proprietären Digital Invasive Cleavage Assay (Digital ICATM) von Toppan an, um die Konzentration von Aβ-bindenden Exosomen in nur 100 µl Blut zu quantifizieren. Das von ihnen entwickelte Gerät fängt Moleküle und Partikel in einer Probe einzeln in einer Million Mikrometer großen mikroskopischen Vertiefungen auf einem Messchip ein und erkennt das Vorhandensein oder Fehlen von Fluoreszenzsignalen, die durch die Spaltung der Aβ-bindenden Exosomen emittiert werden.
Klinische Studien der Technologie werden derzeit am Menschen durchgeführt. Diese hochempfindliche idICA-Technologie ist die erste Anwendung von ICA, die einen hochempfindlichen Nachweis von Exosomen ermöglicht, die spezifische Oberflächenmoleküle aus einer kleinen Blutmenge zurückhalten, ohne dass spezielle Techniken erlernt werden müssen; Da es allgemein auf Exosomen-Biomarker anwendbar ist, kann es auch für die Verwendung bei der Diagnose anderer Krankheiten angepasst werden.
Quelle:
Referenz:
Yuyama, K., et al. (2022)Immundigitaler invasiver Spaltungsassay zur Analyse von Alzheimer-Amyloid-β-gebundenen extrazellulären Vesikeln. Alzheimerforschung & Therapie. doi.org/10.1186/s13195-022-01073-w.
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