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

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.