חוקרים מאוניברסיטת מינסוטה פיתחו טכניקת אבחון חזותית חדשה שניתן להשתמש בה כדי לקדם גילוי מוקדם של מחלות ניווניות כמו מחלת פרקינסון ומחלות דומות הפוגעות בבעלי חיים, כולל מחלת בזבוז כרוני בצבאים.
המחקר מתפרסם ב npj Biosensingכתב עת מדעי בעל ביקורת עמיתים בהוצאת Nature.
בשם Cap-QuIC (Capillary-enhanced Quaking-Induced Conversion), חוקרים יוכלו כעת להבחין בדגימות נגועות בעין בלתי מזוינת, מה שהופך את הבדיקה לנגישה וחסכונית יותר. שיטה חדשה זו מתבססת על טכניקת האבחון הקודמת פורצת הדרך של החוקרים שאפשרה זיהוי מהיר ומדויק יותר של מחלות.
הפשטות והיעילות של Cap-QuIC עשויות להוריד את המחסומים לבדיקות שגרתיות למחלות נוירודגנרטיביות, ולהוביל בסופו של דבר להתערבות מוקדמת יותר ולתוצאות טובות יותר של המטופל".
היי יון פארק, מחבר שותף בכיר של המאמר ופרופסור להנדסת חשמל ומחשבים במכללה למדעים והנדסה, אוניברסיטת מינסוטה
מחלת פרקינסון מאופיינת בהצטברות של חלבוני אלפא-סינוקלאין מקופלים בצורה שגויה – חלבונים הנמצאים בתאי עצב במוח. המחלה פוגעת במיליונים ברחבי העולם ומציבה אתגרים משמעותיים באבחון מוקדם ובטיפול.
רוב האבחנות כיום מגיעות מהתבוננות בתסמינים החיצוניים של אדם במסגרות קליניות בשלבים מתקדמים של המחלה. גילוי מאוחר יכול להגביל את האפשרויות הטיפוליות הפוטנציאליות. אבחון מוקדם נוכחי מסתמך על ציוד שביר ויקר לבדיקה המגביל את הגישה באזורים מסוימים, במיוחד במדינות מתפתחות.
הפעולה הדיפרנציאלית, שהתגלתה לראשונה על ידי פיטר כריסטנסון, חוקר פוסט-דוקטורט להנדסת חשמל ומחשבים ומחבר ראשון במאמר זה, מושפעת ממאפייני פני השטח של החלבון, המשתנים באופן משמעותי בין מצב בריא לחולי.
"אני זוכר שהייתי במעבדה באמצעות קורא פלורסנט יקר כדי לקבוע אם הדגימות שלי היו חיוביות או שליליות. כשהמשכתי בניסוי, הצלחתי לחזות את המצב של כל דגימה לפני הכנסתה לקורא", אמר כריסטנסון. "ואז זה היכה בי, 'למה אני בכלל טורח להשתמש בציוד היקר הזה אם אני יכול לדעת מה מצב הדגימות בעין?' זה היה רגע פריצת הדרך שהוביל אותנו לפיתוח מבחן זיהוי החלבון המקופל הלא נכון שלנו",
השיטה החזותית Cap-QuIC ממנפת פעולה פשוטה כדי לזהות חלבוני אלפא-סינוקלאין מקופלים שגויים. הצוות הוכיח שהם יכולים להשתמש בנימי זכוכית – מבחנות קטנות המיועדות להחזיק חומרים ביולוגיים – כדי להבחין בין חלבונים נורמליים לבין חלבונים הקשורים למחלה על ידי התבוננות בהבדלים בתנועת הנוזלים בתוך הצינורות.
"שיטה זו לא מתאימה רק לפרקינסון אלא גם יכולה להאיץ את האבחנה של מחלות דומות אחרות, כולל מחלת בזבוז כרוני בצבאים", אמר פיטר לארסן, פרופסור חבר למדעי הווטרינריה והביו-רפואה במכללה לרפואה וטרינרית.
החוקרים בדקו את הטכניקה על רקמות של צבי לבן זנב פראי הנגועים במחלת בזבוז כרוני והראו ש-Cap-QuIC יכול לסווג דגימות ברגישות ובספציפיות גבוהות.
"הליך ה-Cap-QuIC שלנו מייצג התקדמות משמעותית באבחון מחלות ניווניות נוירו-דגנרטיביות בנקודת טיפול", אמר פרופסור סאנג-היון אוה, פרופסור מקנייט ויו"ר בורדו במחלקה להנדסת חשמל ומחשבים במכללה למדע והנדסה ושותפה בכירה. -מחבר העיתון. "על ידי פישוט תהליך הגילוי, נוכל לאבחן את מחלת פרקינסון מוקדם יותר, שהיא חיונית לניהול וטיפול יעילים."
לארסן ו-Oh מובילים את מרכז מינסוטה לחקר פריון והסברה (MNPRO) של אוניברסיטת מינסוטה שמפגיש חברי סגל וצוות חיצוני מכל דיסציפלינות שונות כדי לחקור מחלות של אי קיפול חלבון כמו מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון, מחלת בזבוז כרוני ו-ALS.
בנוסף לפארק, כריסטנסון, לארסן ואוה, הצוות המעורב במאמר זה כלל את חוקרים מאוניברסיטת מינסוטה Hyeonjeong Jeong, Hyerim Ahn, Manci Li, Rachel Shoemaker וגאג' רודן.
מחקר זה מומן על ידי שילוב של קרנות ציבוריות ופרטיות. חלקים מהמחקר מומנו על ידי מימון סטארט-אפים חדש של הפקולטה שהוענק לפארק מאוניברסיטת מינסוטה. כריסטנסון נתמך על ידי מלגת המחקר דבקון מקרן Momental וממלגת הדוקטורט הבינתחומי באוניברסיטת מינסוטה. המחקר של מחלת הבזבוז הכרוני מומן על ידי קרן הנאמנות של מינסוטה לסביבה ומשאבי טבע; קרן התגובה החקלאית המהירה של תחנת הניסוי החקלאי של מינסוטה; ותוכנית חקלאות, מחקר, חינוך, הרחבה והעברת טכנולוגיה של מינסוטה.
לקריאת מאמר המחקר כולו שכותרתו, "זיהוי חזותי של אלפא-סינוקלאין ופריוניים מקופלים בצורה שגויה באמצעות בדיקת המרה הנגרמת ברעידה מבוססת נימי (Cap-QuIC)," בקר ב- npj Biosensing אתר אינטרנט.
