Nieuwe techniek voor snelle detectie van neurodegeneratieve ziekten zoals Parkinson en Chronic Wasting Disease

Onderzoekers van de Twin Cities van de Universiteit van Minnesota hebben een nieuwe diagnostische techniek ontwikkeld waarmee neurodegeneratieve ziekten sneller en nauwkeuriger kunnen worden opgespoord. De methode zal waarschijnlijk een deur openen voor eerdere behandeling en beperking van verschillende ziekten die mensen treffen, zoals Alzheimer en Parkinson, en soortgelijke ziekten die dieren treffen, zoals Chronic Wasting Disease (CWD).

Hun nieuwe studie is gepubliceerd in Nano-brieven.

“Dit artikel richt zich voornamelijk op chronische slopende ziekten bij herten, maar uiteindelijk is ons doel om de technologie uit te breiden voor een breed spectrum van neurodegeneratieve ziekten, waarbij Alzheimer en Parkinson de twee belangrijkste doelen zijn”, zegt Sang-Hyun Oh, senior co-auteur van de krant en een Distinguished McKnight University Professor aan de University of Minnesota Department of Electrical and Computer Engineering.

“Onze visie is om ultragevoelige, krachtige diagnostische technieken te ontwikkelen voor een verscheidenheid aan neurodegeneratieve ziekten, zodat we biomarkers in een vroeg stadium kunnen detecteren, waardoor er misschien meer tijd overblijft voor de inzet van therapeutische middelen die de ziekteprogressie kunnen vertragen. We willen helpen het leven verbeteren van miljoenen mensen die getroffen zijn door neurodegeneratieve ziekten.”

Neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, Parkinson, gekkekoeienziekte en CWD (veel voorkomend bij herten) hebben een gemeenschappelijk kenmerk: de opeenhoping van verkeerd gevouwen eiwitten in het centrale zenuwstelsel. Het opsporen van deze verkeerd gevouwen eiwitten is cruciaal voor het begrijpen en diagnosticeren van deze verwoestende aandoeningen. Bestaande diagnostische methoden, zoals enzymgekoppelde immunosorbenttest en immunohistochemie, kunnen echter duur, tijdrovend en beperkend zijn in termen van antilichaamspecificiteit.

De methode van de onderzoekers van de Universiteit van Minnesota, genaamd Nano-QuIC (Nanoparticle-enhanced Quaking-Induced Conversion), verbetert aanzienlijk de prestaties van geavanceerde eiwit-misfolding-detectiemethoden, zoals de NIH Rocky Mountain Laboratories’ Real-Time Quaking-Induced Conversion ( RT-QuIC)-test.

De RT-QuIC-methode omvat het schudden van een mengsel van normale eiwitten met een kleine hoeveelheid verkeerd gevouwen eiwit, waardoor een kettingreactie ontstaat die ervoor zorgt dat de eiwitten zich vermenigvuldigen en deze onregelmatige eiwitten kunnen worden gedetecteerd. Met behulp van weefselmonsters van herten toonde het team van de Universiteit van Minnesota aan dat het toevoegen van 50-nanometer silica-nanodeeltjes aan RT-QuIC-experimenten de detectietijden drastisch verkort van ongeveer 14 uur tot slechts vier uur en de gevoeligheid met een factor 10 verhoogt.

Een typische detectiecyclus van 14 uur betekent dat een laborant slechts één test per normale werkdag kan uitvoeren. Met een detectietijd van minder dan vier uur kunnen onderzoekers nu drie of zelfs vier tests per dag uitvoeren.

Het hebben van een snellere en zeer nauwkeurige detectiemethode is vooral belangrijk voor het begrijpen en beheersen van de overdracht van CWD, een ziekte die zich verspreidt onder herten in Noord-Amerika, Scandinavië en Zuid-Korea. De onderzoekers zijn van mening dat Nano-QuIC uiteindelijk nuttig zou kunnen blijken te zijn voor het opsporen van ziekten waarbij eiwitten verkeerd vouwen bij mensen, met name de ziekte van Parkinson, de ziekte van Creutzfeldt-Jakob, de ziekte van Alzheimer en ALS.

“Testen op deze neurodegeneratieve ziekten bij zowel dieren als mensen is een grote uitdaging voor onze samenleving geweest”, zegt Peter Larsen, senior co-auteur van het artikel en assistent-professor aan de afdeling veterinaire en biomedische wetenschappen van de Universiteit van Minnesota.

“Wat we nu zien, is deze echt opwindende tijd waarin nieuwe diagnostische tests van de volgende generatie voor deze ziekten in opkomst zijn. De impact die ons onderzoek heeft, is dat het die tests van de volgende generatie enorm verbetert, ze gevoeliger maakt, en het is waardoor ze toegankelijker worden.”