L’uso di questa tecnica porta al rilascio di biomarcatori che potrebbero facilitare la diagnosi della malattia di Alzheimer.
Diverse malattie neurodegenerative progressive, tra cui il morbo di Alzheimer, sono caratterizzate dall’accumulo di proteine tau nel cervello. I ricercatori stanno cercando di identificare i meccanismi alla base di queste proteine tau per sviluppare trattamenti, tuttavia, i loro sforzi per rilevare i biomarcatori nel sangue sono stati ostacolati dalla barriera protettiva emato-encefalica.
Alla Washington University di St. Louis, una nuova ricerca del laboratorio di Hong Chen, professore associato di ingegneria biomedica presso la McKelvey School of Engineering e di radioterapia oncologica presso la School of Medicine, ha scoperto che l’uso di biopsia liquida focalizzata mediata da ultrasuoni in un modello murino ha evidenziato più proteine tau e un altro biomarcatore nel sangue.
Questo metodo non invasivo potrebbe facilitare la diagnosi di disturbi neurodegenerativi, secondoi ricercatori.
Il metodo, noto come ecobiopsia, utilizza ultrasuoni focalizzati per colpire una posizione precisa nel cervello. Una volta individuati, i ricercatori iniettano microbolle nel sangue che viaggiano verso il tessuto mirato agli ultrasuoni e pulsano, il che apre in modo sicuro la barriera emato-encefalica.
Le aperture temporanee consentono ai biomarcatori, come le proteine tau e la proteina della catena leggera dei neurofilamenti (NfL), entrambi indicativi di disturbi neurodegenerativi, di passare attraverso la barriera emato-encefalica e rilasciarli nel sangue.
I risultati del lavoro, i primi ad aprire la porta alla diagnosi e al monitoraggio non invasivi e mirati dei disturbi neurodegenerativi con biopsia liquida focalizzata mediata da ultrasuoni, sono pubblicati su Radiology del 31 gennaio.
Chen, Leuthardt, Pacia e altri collaboratori hanno lavorato sulla tecnica della sonobiopsia per diversi anni, prima con biomarcatori per il cancro al cervello umano in modelli preclinici.
Altri metodi di biopsia liquida utilizzati per rilevare biomarcatori per i disturbi neurodegenerativi hanno molteplici sfide, tra cui la mancanza di informazioni anatomiche sulla posizione del rilascio proteico, una rapida eliminazione dai fluidi e un processo di filtraggio dalla barriera emato-encefalica. Chen ha detto che la sonobiopsia è una tecnica emergente con il potenziale per affrontare queste e altre sfide.
Nella nuova ricerca, il team ha prima prelevato campioni di sangue da giovani topi con proteine tau anormali nel cervello, o taupatia, ricevendo ecobiopsia o trattamento fittizio.
Hanno scoperto che la sonobiopsia ha comportato un aumento di 1,7 volte dei livelli normalizzati di proteina pTau-181 tau fosforilata e un aumento di 1,4 volte del pTau-231 normalizzato rispetto al gruppo di topi di controllo che non aveva avuto l’ecobiopsia.
In uno studio di follow-up, hanno eseguito sonobiopsia mirata prendendo di mira l’ippocampo o la corteccia cerebrale nelle prime fasi neurodegenerative del modello di taupatia e hanno prelevato campioni di sangue prima e dopo l’ecobiopsia.
L’ecobiopsia mirata ha comportato un aumento di 2,3 volte della proteina NfL, un biomarcatore secondario per le malattie neurodegenerative, nei topi trattati rispetto al gruppo di controllo.
“Nel nostro studio abbiamo cercato di determinare se la sonobiopsia è in grado di rilasciare specie tau fosforilate e NfL nel flusso sanguigno aprendo la barriera emato-encefalica”, ha detto Chen.
“Questo ha dimostrato che la sonobiopsia ha migliorato significativamente il rilascio di proteine pTau e un marker secondario di neurodegenerazione nel flusso sanguigno per la diagnosi non invasiva per le malattie neurodegenerative”.
Le tauopatie come l’Alzheimer sono simili ai tumori cerebrali.
“Mentre il comportamento del tumore cerebrale e la risposta al trattamento sono dettati dalle mutazioni specifiche che ospitano, la proteina tau mostra una grande eterogeneità nel modello di fosforilazione e altre modifiche post-traduzionali”, ha detto Nazeri.
“L’attuale imaging PET e i biomarcatori plasmatici recentemente sviluppati sono sensibili per rilevare le tauopatie anche nelle fasi iniziali. La sonobiopsia potrebbe potenzialmente svolgere un ruolo per caratterizzare ulteriormente i ceppi specifici della proteina tau presenti nel cervello per il trattamento personalizzato delle persone con malattia di Alzheimer e altre tauopatie”.
Andando avanti, il team esaminerà gli effetti qualitativi della sonobiopsia sui biomarcatori plasmatici e caratterizzerà gli effetti dei parametri ecografici focalizzati e determinerà un tempo ottimale di raccolta del sangue, oltre a determinare come l’ecobiopsia può essere applicata per rilasciare biomarcatori proteici derivati dal cervello più grandi.
Immagine: CHEN LAB, WASHINGTON UNIVERSITY DI ST. LOUIS
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