Tramite un esame delle urine si può stabilire se alcune proteine legate alla malattia sono alterate nei pazienti.
Un team guidato da ricercatori della Purdue University e della società spinoff della Purdue Tymora Analytical Operations ha sviluppato una tecnica che può rivelare segni della malattia di Parkinson nei campioni di urina.
La tecnica offre ai ricercatori la possibilità di vedere se le proteine LRRK2 (chinasi 2 ripetute ricche di leucina), che sono legate al morbo di Parkinson, e i loro percorsi a valle sono alterati nei campioni di urina pazienti di Parkinson.
Il metodo potrebbe alla fine portare a test diffusi non invasivi per altre condizioni neurodegenerative e il cancro.
“Crediamo che questo sia un approccio logico e razionale per andare avanti per diagnosticare la malattia di Parkinson”, ha detto W. Andy Tao, professore di biochimica alla Purdue.
“La diagnosi per questo tipo di malattia neurodegenerativa è difficile”. I test cognitivi e di movimento possono richiedere un anno o più per confermare la diagnosi, quindi i test molecolari per la diagnosi precoce e l’intervento possono aiutare le persone con Parkinson più velocemente, ha spiegato.
Tao e coautori, tra cui e Shalini Padmanabhan della The Michael J. Fox Foundation for Parkinson’s Research e Columbia University, hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista Communications Medicine.
“Sarà una nuova grande area nello sviluppo diagnostico”, ha previsto il co-autore Anton Iliuk, presidente e chief technology officer di Tymora, “specialmente per le malattie neurodegenerative e il cancro”.
La malattia di Parkinson da sola colpisce circa l’1% della popolazione over 60.
Il progetto è iniziato diversi anni fa dopo che Padmanabhan ha letto alcuni dei lavori di Iliuk e Tao sul metodo EVtrap (Extracellular Vesicles total recovery and purification) per l’analisi urinaria e ha proposto una collaborazione.
“Quando ho esaminato i dati della loro precedente pubblicazione”, ha detto Padmanabhan, “è stato interessante notare l’espressione di un’importante proteina legata alla malattia di Parkinson, LRRK2. Questo ha suscitato il mio interesse poiché questo approccio ci ha fornito l’opportunità di determinare se le proteine LRRK2 o i percorsi a valle che influenzano sono effettivamente alterati nei campioni urinari di pazienti di Parkinson che ospitano una mutazione nel gene. “
Nel 2017, Tao ha guidato un team che ha sviluppato un esame del sangue in grado di rilevare in modo fattibile il cancro al seno.
In quel lavoro, Tao e i suoi colleghi hanno confrontato campioni prelevati da pazienti con cancro al seno e un gruppo di controllo sano.
“Abbiamo identificato le proteine fosforilate, che sono un tipico segno distintivo dei tumori”, ha detto Tao. E all’interno di queste proteine, il team ha trovato vescicole extracellulari, piccoli pacchetti che le cellule usano come sistema di consegna molecolare.
La scoperta ha dimostrato che un campione di sangue che produce fosfoproteine potrebbe servire come potenziale marcatore per la diagnosi precoce del cancro o per monitorare la progressione della malattia.
Il team è stato in grado di isolare rapidamente le vescicole dai campioni di urina, utilizzando il metodo EVtrap sviluppato da Tymora.
“Abbiamo usato il metodo per una serie di indicazioni, concentrandoci principalmente su diversi tumori per la scoperta e la convalida dei biomarcatori”.
Iliuk e Tao hanno co-fondato Tymora Analytical, specializzata in tecnologia e servizi per rilevare biomarcatori di malattia nei biofluidi.
“Questo tipo di analisi apre una nuova frontiera nello sviluppo di diagnostica non invasiva. Sta dimostrando che i biomarcatori precedentemente ritenuti non rilevabili sono stati scoperti e fanno davvero un buon lavoro nel differenziare la malattia dallo stato non patologico”, ha detto Iliuk.
“Non è ovvio che l’urina sia una fonte di sostanze chimiche o firme basate sul cervello, ma lo è. Questi EV possono penetrare la barriera emato-encefalica abbastanza facilmente”.
Dopo l’esportazione dal cervello nel flusso sanguigno, diventano concentrati o filtrati nelle urine. Ma il campionamento di tali biomarcatori dal cervello tramite il prelievo spinale è una procedura altamente invasiva.
“Soprattutto per la diagnosi precoce che non è il metodo di campionamento preferito”, ha detto Tao. I campioni di urina contengono proteine che potrebbero essere marcatori di malattia, ma molti svolgono funzioni di pulizia che non sono correlate alla malattia.
“Le vescicole extracellulari forniscono un modo per concentrarsi sui marcatori della malattia perché vengono rilasciati da alcuni tipi di cellule”, ha detto.
Tra i molti modi per studiare l’impatto di LRRK2 è quello di tracciare il suo percorso biologico, che può essere fatto analizzando l’urina, il sangue e il liquido cerebrospinale.
Il metodo EVtrap ha fornito un modo semplice per tenere traccia dei cambiamenti nelle urine, che vengono raccolte per molti studi clinici.
Lo studio di biobanking LRRK2 presso la Columbia University ha una grande banca di campioni di urina disponibili per una ricerca significativa sulla malattia di Parkinson.
Il co-autore della Columbia University Alcalay, che ha fornito molti dei campioni, ha anche contribuito a correlare i dati EVtrap con i dati clinici.
Per lo studio di medicina della comunicazione, il team ha studiato campioni di persone con e senza la mutazione del gene LRRK2 e pazienti con e senza la malattia.
Padmanabhan ha osservato: “Questo studio ha anche evidenziato che i cambiamenti nelle proteine urinarie potrebbero servire come proxy per i cambiamenti nelle firme proteiche che si verificano nelle malattie cerebrali come il morbo di Parkinson”.
Lo studio segue un articolo del 2021 pubblicato sulla rivista EMBO Molecular Medicine da un team internazionale di ricercatori che mostra una connessione tra LRRK2 e proteine cerebrali nei campioni di urina.
