新的液体活检方法为非侵入性帕金森病检测提供了潜力

由普渡大学和普渡大学衍生公司Tymora Analytical Operations的研究人员领导的一个团队开发了一种技术，可以揭示尿液样本中帕金森病的迹象。

该技术使研究人员有机会了解与帕金森病相关的LRRK2(富含亮氨酸的重复激酶2)蛋白及其下游途径是否在帕金森病患者的样本中发生改变。该方法最终可能导致对其他神经退行性疾病以及癌症的广泛非侵入性测试。

“我们相信这是诊断帕金森病的合乎逻辑和合理的方法，”普渡大学生物化学教授W. Andy Tao说。“诊断这种类型的神经退行性疾病是困难的。他解释说，认知和运动测试可能需要一年或更长时间才能确认诊断，因此用于早期诊断和干预的分子测试可以帮助帕金森氏症患者更快地康复。

Tao和来自普渡大学，Tymora，Michael J. Fox帕金森氏症研究基金会和哥伦比亚大学的八位合著者在通信医学杂志上发表了他们的发现。

“这将是诊断发展的一个重大新领域，”Tymora总裁兼首席技术官Anton Iliuk预测，“特别是在神经退行性疾病和癌症方面。

仅帕金森病就影响了大约1%的60岁以上人口。多达一百万美国人患有这种疾病，而每年诊断出90，000例新病例。

该论文的共同作者包括生物化学博士生Marco Hadisurya;Kananart Kuwaranancharoen，电气和计算机工程博士生;吴晓峰，2022年获得普渡大学化学博士学位;莉莉，泰莫拉分析运营;李正志，西拉斐特初中/高中;罗伊·阿尔卡莱，医学博士，哥伦比亚大学;以及迈克尔·J·福克斯基金会的Shalini Padmanabhan。

该项目始于几年前，当时Padmanabhan阅读了Iliuk和Tao关于用于尿液分析的EVtrap(细胞外囊泡全恢复和纯化)方法的一些工作，并提出了合作。

“当我回顾他们之前发表的数据时，”Padmanabhan说，“注意到一种重要的帕金森病相关蛋白LRRK2的表达很有趣。这引起了我的兴趣，因为这种方法为我们提供了一个机会来确定LRRK2蛋白或其影响的下游途径是否实际上在携带基因突变的帕金森病患者的尿液样本中发生了改变。

2017年，陶领导了一个团队，开发了一种可以检测乳腺癌的血液测试。在这项工作中，Tao和他的同事比较了从乳腺癌患者和健康对照组采集的样本。

“我们确定了磷酸化蛋白质，这是癌症的典型标志，”陶说。在这些蛋白质中，研究小组发现了细胞外囊泡，即细胞用作分子传递系统的小包装。这一发现表明，产生磷酸蛋白的血液样本可以作为早期癌症诊断或监测疾病进展的潜在标志物。

该团队能够使用Tymora开发的EVtrap方法从尿液样本中快速分离囊泡。

“我们已经将该方法用于许多适应症，主要集中在不同的癌症上，以进行生物标志物的发现和验证，”Iliuk说，他于2011年在普渡大学获得生物化学博士学位。Iliuk和Tao共同创立了Tymora Analytical，该公司专门从事检测生物流体中疾病生物标志物的技术和服务。

“这种分析为非侵入性诊断开发开辟了一个新的领域。这表明以前被认为无法检测到的生物标志物已经被发现，并且在区分疾病和非疾病状态方面做得很好，“Iliuk说。“尿液是否是基于大脑的化学物质或特征的来源并不明显，但它确实如此。这些电动汽车可以很容易地穿透血脑屏障。

从大脑输出到血液中后，它们变得浓缩或过滤到尿液中。但是通过脊椎穿刺从大脑中采样这些生物标志物是一种高度侵入性的过程。

“特别是对于早期诊断，这不是首选的采样方法，”陶说。尿液样本中含有可能是疾病标志物的蛋白质，但许多尿液样本执行与疾病无关的内务管理功能。

“细胞外囊泡提供了一种专注于疾病标志物的方法，因为它们是由某些类型的细胞释放的，”他说。

研究LRRK2影响的众多方法之一是跟踪其生物学途径，这可以通过分析尿液，血液和脑脊液来完成。EVtrap方法提供了一种简单的方法来跟踪尿液的变化，这是许多临床研究收集的。

哥伦比亚大学的LRRK2生物样本库研究有大量尿液样本可用于有意义的帕金森病研究。哥伦比亚大学的共同作者Alcalay提供了许多样本，他还帮助将EVtrap数据与临床数据相关联。对于通信医学研究，研究小组研究了有和没有LRRK2基因突变的人以及有和没有这种疾病的患者的样本。

Padmanabhan指出：“这项研究还强调，尿蛋白的变化可以作为帕金森病等脑部疾病中蛋白质特征变化的代表。

该研究是在 2021 年由一个国际研究小组发表在《EMBO 分子医学》杂志上的一篇论文之后进行的，该论文显示 LRRK2 与尿液样本中的脑蛋白之间存在联系。这项研究由德国马克斯普朗克生物化学研究所的Matthias Mann领导，包括Padmanabhan和哥伦比亚大学的Alcalay作为合著者。

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