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Teste experimental promete detectar a doença de Parkinson antes que os sintomas surjam

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Nas fases iniciais da doença de Parkinson1, as alterações que eventualmente causam danos aos neurônios2 ocorrem silenciosamente no cérebro3, muito antes de os pacientes apresentarem quaisquer sintomas4. Sem um teste que possa detectar estas alterações, é difícil intervir precocemente para retardar a progressão da doença.

Para responder a esta necessidade, pesquisadores da Harvard Medical School no Brigham and Women’s Hospital e no Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering da Universidade de Harvard desenvolveram um teste molecular que detectou e quantificou com sucesso aglomerados de proteínas5 reveladores em amostras de tecidos e fluidos obtidas de pacientes com doença de Parkinson1.

O teste detectou a presença de fibrilas únicas de ⍺-sinucleína, as proteínas5 causadoras de doenças que são uma marca registrada da doença de Parkinson1 e de outros distúrbios neurodegenerativos conhecidos coletivamente como ⍺-sinucleinopatias.

Os resultados da equipe foram publicados na revista PNAS.

Os pesquisadores observam que se a confiabilidade do teste for confirmada através de mais investigação em pacientes, isto poderá aumentar os esforços para uma identificação mais oportuna da doença de Parkinson1, uma doença atualmente diagnosticada principalmente com base no histórico médico e nos sintomas4 clínicos.

Em alguns casos, os médicos podem utilizar exames PET scan mais sofisticados e caros, bem como análises do líquido cefalorraquidiano6, mas estes testes podem nem sempre fornecer um diagnóstico7 definitivo nas fases iniciais da doença, especialmente em pacientes sem mutações genéticas – cerca de 90% dos casos daqueles com doença de Parkinson1.

Além disso, como o novo teste é quantitativo, poderá fornecer aos médicos uma indicação da progressão da doença, incluindo se os medicamentos são eficazes para desacelerar a marcha da doença.

“Este trabalho é um passo importante em direção ao nosso objetivo de desenvolver um método para detectar e quantificar um marcador-chave da doença de Parkinson1 para ajudar os médicos a identificar os pacientes muito mais cedo e, assim, manter a doença de Parkinson1 e os distúrbios neurodegenerativos relacionados muito mais eficazmente sob controle”, disse o autor correspondente David Walt, professor de patologia8 na HMS e Brigham and Women's.

“Ter um biomarcador que possamos quantificar pode ajudar-nos a identificar novos candidatos a medicamentos e a testar os seus efeitos em coortes de pacientes mais específicas, nas fases iniciais da doença”, disse Walt.

Saiba mais sobre "Doenças nervosas degenerativas9" e "Doença ou Mal de Parkinson".

Em todo o mundo, mais de 10 milhões de pessoas têm a doença de Parkinson1, uma doença neurodegenerativa cuja incidência10 tende a aumentar à medida que as pessoas envelhecem, algo particularmente preocupante em populações onde a expectativa média de vida tem aumentado nas últimas décadas. Só nos EUA, quase 90.000 pessoas são diagnosticadas com Parkinson a cada ano. Muitas vezes, quando os sintomas4 clínicos aparecem, a doença já causou danos irreversíveis no cérebro3.

Uma vez refinada e confirmada em trabalhos futuros, a nova abordagem poderá tornar-se uma ferramenta de diagnóstico7 confiável para pessoas consideradas de alto risco para Parkinson devido ao histórico familiar ou para aquelas com sintomas4 confusos, vagos ou inespecíficos.

A doença de Parkinson1, juntamente com a atrofia11 de múltiplos sistemas (AMS) e a demência12 com corpos de Lewy, duas doenças com resultados igualmente sombrios, pertence a um grupo de doenças neurológicas que têm em comum a agregação patológica da proteína ⍺-sinucleína em fibrilas tóxicas. Essas fibrilas perturbam múltiplas funções neurológicas e, em última análise, causam a morte dos neurônios2.

Os sintomas4 apresentados pelos pacientes com ⍺-sinucleinopatias se sobrepõem fortemente, o que torna difícil distinguir os distúrbios precocemente e iniciar tratamentos especificamente personalizados para os pacientes.

Nenhuma das terapias disponíveis trata as causas das doenças. Em vez disso, elas suprimem temporariamente os sintomas4.

Para este trabalho, a equipe de Walt colaborou com o laboratório de Vikram Khurana, professor associado de neurologia da HMS no Brigham and Women’s, que forneceu amostras de pessoas com Parkinson e AMS. O laboratório do físico David Weitz no Wyss Institute e na Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, por meio das contribuições vitais do co-autor e estudante de graduação da HMS Rohan Thakur, adicionou experiência para o encapsulamento de fibrilas únicas de ⍺-sinucleína.

Os pesquisadores desenvolveram os chamados ensaios de amplificação de sementes digitais, SAAs digitais, para detectar e contar fibrilas únicas de ⍺-sinucleína em amostras de tecido13 cerebral e líquido espinhal.

Os pesquisadores desenvolveram diferentes ensaios diagnósticos para detectar fibrilas de ⍺-sinucleína em amostras de pacientes. Nos SAAs digitais, as fibrilas individuais são separadas em diferentes tipos de microcompartimentos projetados e, então, como sementes, são cultivadas em agregados fluorescentes maiores que se tornam facilmente detectáveis e contáveis.

“Nossos SAAs digitais apresentam um avanço tecnológico crítico com potencial para transformar a ⍺-sinucleína patológica em um biomarcador inicial para esta classe de doenças neurodegenerativas”, disse a co-autora Tal Gilboa, pesquisadora de pós-doutorado no laboratório de Walt.

Mas ainda há trabalho a ser feito, advertiu ela.

“Nossas estratégias atuais funcionaram bem em amostras de tecido13 cerebral de pacientes com doença de Parkinson1 e AMS, mas há espaço para melhorar suas sensibilidades para que possamos atender aos critérios para testes de diagnóstico7 clínico e, esperançosamente, detectar fibrilas de ⍺-sinucleína no sangue14 e outros fluidos biológicos.”

Além de continuar a otimizar os ensaios para aplicações de diagnóstico7 que possam, no futuro, distinguir entre diferentes estruturas de fibrilas de ⍺-sinucleína formadas em pacientes diagnosticados com doença de Parkinson1, AMS ou demência12 com corpos de Lewy, a equipe de Walt também está explorando o potencial da plataforma para triagem de medicamentos. Os pesquisadores mostraram que o potencial de uma pequena molécula para inibir a agregação de ⍺-sinucleína pode ser quantificado com precisão usando SAA digital e que o ensaio pode ler diferentes morfologias de fibrilas.

“A aplicação dos ensaios como uma ferramenta de descoberta de medicamentos pode facilitar a busca por candidatos a medicamentos promissores que inibam de forma mais eficiente a formação de fibrilas, ou até mesmo nos ajudar a identificar novos alvos de medicamentos que possibilitem ou estimulem a agregação de ⍺-sinucleína no corpo”, disse a co-primeira autora Zoe Swank, pesquisadora em patologia8 no laboratório de Walt na HMS. “A utilização flexível deste sistema poderia ajudar-nos a compreender melhor como podemos restringir o crescimento do agregado.”

Leia sobre "10 sinais15 precoces da doença de Parkinson1" e "Atrofia11 de múltiplos sistemas".

Rumo à quantificação de agregados de α-sinucleína com ensaios de amplificação de sementes digitais

Significância

A agregação de α-sinucleína é uma característica patológica chave da doença de Parkinson1, da demência12 com corpos de Lewy e da atrofia11 de múltiplos sistemas, doenças para as quais não se tem agentes diagnósticos nem agentes modificadores da doença. Os ensaios de amplificação de sementes (SAAs) digitais permitem a medição quantitativa de agregados de α-sinucleína, que serão fundamentais para ajudar a diagnosticar, classificar a gravidade da doença e monitorar a resposta a intervenções farmacêuticas in vivo.

Aplicando diferentes estratégias de compartimentalização e imunocaptura, desenvolveu-se diversas plataformas de SAA digitais para detectar agregados em amostras de pacientes e caracterizar seu crescimento. Demonstrou-se a utilidade do método quantificando a eficácia de um inibidor de moléculas pequenas na prevenção da agregação de α-sinucleína, permitindo que estes ensaios sejam utilizados para avaliar a eficácia de novas terapêuticas.

Resumo

A quantificação e caracterização da α-sinucleína agregada em amostras clínicas oferece imenso potencial para diagnosticar, tratar e compreender melhor as sinucleinopatias neurodegenerativas. Neste estudo, desenvolveu-se ensaios de amplificação de sementes digitais para detectar agregados únicos de α-sinucleína, particionando a reação em microcompartimentos.

Usando fibrilas de α-sinucleína pré-formadas como sementes de reação, mediu-se concentrações agregadas tão baixas quanto 4 pg/mL. Para melhorar a sensibilidade, capturou-se agregados em esferas magnéticas revestidas com anticorpos16 antes de executar a reação de amplificação.

Caracterizando primeiro as fibrilas pré-formadas com microscopia eletrônica de transmissão e cromatografia de exclusão de tamanho, determinou-se os agregados específicos alvo de cada plataforma de ensaio. Utilizando amostras de tecido13 cerebral e líquido cefalorraquidiano6 coletadas de pacientes com doença de Parkinson1 e atrofia11 de múltiplos sistemas, demonstrou-se que o ensaio pode detectar agregados patológicos endógenos de α-sinucleína.

Além disso, como outra aplicação para estes ensaios, estudou-se a inibição da agregação de α-sinucleína na presença de inibidores de moléculas pequenas e utilizou-se um pipeline de análise de imagem personalizado para quantificar alterações no crescimento do agregado e na morfologia do filamento.

 

Fontes:
PNAS, publicação em 09 de janeiro de 2024.
Harvard Medical School, notícia publicada em 11 de janeiro de 2024.

 

NEWS.MED.BR, 2024. Teste experimental promete detectar a doença de Parkinson antes que os sintomas surjam. Disponvel em: <https://www.news.med.br/p/medical-journal/1464152/teste-experimental-promete-detectar-a-doenca-de-parkinson-antes-que-os-sintomas-surjam.htm>. Acesso em: 18 jul. 2024.

Complementos

1 Doença de Parkinson: Doença degenerativa que afeta uma região específica do cérebro (gânglios da base), e caracteriza-se por tremores em repouso, rigidez ao realizar movimentos, falta de expressão facial e, em casos avançados, demência. Os sintomas podem ser aliviados por medicamentos adequados, mas ainda não se conhece, até o momento, uma cura definitiva.
2 Neurônios: Unidades celulares básicas do tecido nervoso. Cada neurônio é formado por corpo, axônio e dendritos. Sua função é receber, conduzir e transmitir impulsos no SISTEMA NERVOSO. Sinônimos: Células Nervosas
3 Cérebro: Derivado do TELENCÉFALO, o cérebro é composto dos hemisférios direito e esquerdo. Cada hemisfério contém um córtex cerebral exterior e gânglios basais subcorticais. O cérebro inclui todas as partes dentro do crânio exceto MEDULA OBLONGA, PONTE e CEREBELO. As funções cerebrais incluem as atividades sensório-motora, emocional e intelectual.
4 Sintomas: Alterações da percepção normal que uma pessoa tem de seu próprio corpo, do seu metabolismo, de suas sensações, podendo ou não ser um indício de doença. Os sintomas são as queixas relatadas pelo paciente mas que só ele consegue perceber. Sintomas são subjetivos, sujeitos à interpretação pessoal. A variabilidade descritiva dos sintomas varia em função da cultura do indivíduo, assim como da valorização que cada pessoa dá às suas próprias percepções.
5 Proteínas: Um dos três principais nutrientes dos alimentos. Alimentos que fornecem proteína incluem carne vermelha, frango, peixe, queijos, leite, derivados do leite, ovos.
6 Líquido cefalorraquidiano: Líquido cefalorraquidiano (LCR), também conhecido como líquor ou fluido cérebro espinhal, é definido como um fluido corporal estéril, incolor, encontrado no espaço subaracnoideo no cérebro e na medula espinhal (entre as meninges aracnoide e pia-máter). Caracteriza-se por ser uma solução salina pura, com baixo teor de proteínas e células, atuando como um amortecedor para o córtex cerebral e a medula espinhal. Possui também a função de fornecer nutrientes para o tecido nervoso e remover resíduos metabólicos do mesmo. É sintetizado pelos plexos coroidais, epitélio ventricular e espaço subaracnoideo em uma taxa de aproximadamente 20 mL/hora. Em recém-nascidos, este líquido é encontrado em um volume que varia entre 10 a 60 mL, enquanto que no adulto fica entre 100 a 150 mL.
7 Diagnóstico: Determinação de uma doença a partir dos seus sinais e sintomas.
8 Patologia: 1. Especialidade médica que estuda as doenças e as alterações que estas provocam no organismo. 2. Qualquer desvio anatômico e/ou fisiológico, em relação à normalidade, que constitua uma doença ou caracterize determinada doença. 3. Por extensão de sentido, é o desvio em relação ao que é próprio ou adequado ou em relação ao que é considerado como o estado normal de uma coisa inanimada ou imaterial.
9 Degenerativas: Relativas a ou que provocam degeneração.
10 Incidência: Medida da freqüência em que uma doença ocorre. Número de casos novos de uma doença em um certo grupo de pessoas por um certo período de tempo.
11 Atrofia: 1. Em biologia, é a falta de desenvolvimento de corpo, órgão, tecido ou membro. 2. Em patologia, é a diminuição de peso e volume de órgão, tecido ou membro por nutrição insuficiente das células ou imobilização. 3. No sentido figurado, é uma debilitação ou perda de alguma faculdade mental ou de um dos sentidos, por exemplo, da memória em idosos.
12 Demência: Deterioração irreversível e crônica das funções intelectuais de uma pessoa.
13 Tecido: Conjunto de células de características semelhantes, organizadas em estruturas complexas para cumprir uma determinada função. Exemplo de tecido: o tecido ósseo encontra-se formado por osteócitos dispostos em uma matriz mineral para cumprir funções de sustentação.
14 Sangue: O sangue é uma substância líquida que circula pelas artérias e veias do organismo. Em um adulto sadio, cerca de 45% do volume de seu sangue é composto por células (a maioria glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas). O sangue é vermelho brilhante, quando oxigenado nos pulmões (nos alvéolos pulmonares). Ele adquire uma tonalidade mais azulada, quando perde seu oxigênio, através das veias e dos pequenos vasos denominados capilares.
15 Sinais: São alterações percebidas ou medidas por outra pessoa, geralmente um profissional de saúde, sem o relato ou comunicação do paciente. Por exemplo, uma ferida.
16 Anticorpos: Proteínas produzidas pelo organismo para se proteger de substâncias estranhas como bactérias ou vírus. As pessoas que têm diabetes tipo 1 produzem anticorpos que destroem as células beta produtoras de insulina do próprio organismo.
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