Прионы могут инфицировать как людей, так и животных, вызывая болезнь Крейтцфельдта-Якоба (БКЯ) у людей, коровье бешенство у крупного рогатого скота и хроническую болезнь истощения у лосей и оленей. Инфекционные, неправильно свернутые белковые частицы часто остаются незамеченными, поскольку они разрушают ткань мозга, вызывая потерю памяти, проблемы с подвижностью и, в конечном итоге, смерть. Доклиническое обнаружение прионов оказалось трудным, но новые исследования показывают, что образцы кожи содержат ранние признаки прионного заболевания, которые предшествуют неврологическим симптомам.
«В настоящее время окончательный диагноз болезни Крейтцфельдта-Якоба зависит от исследования пораженной мозговой ткани, полученной при биопсии или аутопсии. Ее было невозможно обнаружить на ранней доклинической стадии», - сказал Вэньцюань Цзоу, доктор медицинских наук., адъюнкт-профессор патологии Медицинской школы Университета Кейс Вестерн Резерв.
В новаторском исследовании, опубликованном в Nature Communications, Цзоу и международная группа исследователей успешно использовали два метода для обнаружения прионов в образцах кожи, взятых у привитых грызунов. Исследование предоставляет первое подтверждение концепции того, что легкодоступные образцы кожи можно использовать для раннего выявления прионной болезни - до появления клинических симптомов.
В новом исследовании Цзоу и его коллеги успешно обнаружили прионы в образцах кожи грызунов уже через две недели после заражения. Они также обнаружили прионы в коже непривитых грызунов, которые содержались рядом с привитыми товарищами по клетке, демонстрируя, что передача прионов может происходить между сожительствующими грызунами.
Прионы были обнаружены в образцах кожи привитых грызунов до того, как у них появились какие-либо клинические признаки прионной болезни. Сначала исследователи инокулировали мозг хомяков и гуманизированных трансгенных мышей образцами приона грызунов или человека соответственно. Затем они собрали образцы кожи и мозга в разные моменты времени и использовали два разных метода для обнаружения связанных с болезнью прионных белков в тканях. Как у хомяков, так и у мышей исследователи обнаружили прионы в коже до того, как их удалось обнаружить в тканях мозга. Исследователи пришли к выводу, что прионы кожи могут служить полезным биомаркером для доклинической диагностики прионных заболеваний.
В исследовании сравнивались два высокочувствительных метода обнаружения прионов: RT-QuIC (преобразование в реальном времени, вызванное сотрясением) и sPMCA (серийная циклическая амплификация белков с неправильным свертыванием). «Оба метода позволили эффективно амплифицировать следовые количества связанного с заболеванием прионного белка, обнаруженного в тканях кожи инфицированных животных», - сказал первый автор исследования Зеруй Ван, доктор медицинских наук, аспирант Первой больницы Университета Цзилинь, Китай, работающий в лаборатории Цзоу. В тестах используются прионы в образцах тканей в качестве шаблона, а либо нормальная мозговая ткань, либо синтетический прионный белок в качестве «строительных блоков» для значительного увеличения мельчайших количеств прионов до обнаруживаемых уровней.
Один из методов, RT-QuIC, использовался для обнаружения частиц приона у пациентов с симптомами CJD. Однако обычно для этого требуется инвазивный забор спинномозговой жидкости (ЦСЖ), что может быть противопоказано некоторым пациентам. Кроме того, «результаты прионных тестов на основе ЦСЖ могут быть неопределенными в некоторых случаях, и не все образцы ЦСЖ от пациентов с прионным заболеванием являются положительными по RT-QuIC», - сказал Цинчжун Конг, доктор философии, доцент кафедры патологии в Школе Университета Кейс Вестерн Резерв. Медицина и соавтор исследования. «Хотя образцы кожи не могут заменить ЦСЖ в рутинной диагностике прионных заболеваний на основе RT-QuIC, они могут быть полезны при подозрении на прионную болезнь, но ЦСЖ либо недоступен, либо RT-QuIC-отрицательный».
Результаты исследования основаны на предыдущей работе Цзоу и его коллег, показывающей, что вскрытие образцов кожи пациентов с прионной болезнью человека демонстрирует наличие прионов и инфекционность. Следующим шагом будет разработка и валидация кожных прионных тестов для клинического использования.
Сказал Цзоу: «Поскольку кожа легкодоступна, а биопсия кожи малоинвазивна, обнаружение прионов кожи будет очень полезно для мониторинга прогрессирования заболевания и оценки терапевтической эффективности во время клинических испытаний или лечения, когда прионная терапия станет доступной в будущее."
Zou и Kong недавно получили грант в размере 2,9 миллиона долларов от Национального института здравоохранения для проверки методов тестирования с использованием образцов кожи человека. Они определят, могут ли кожные прионы служить диагностическим биомаркером CJD или источником передачи прионов.
Исследователи считают, что эти методы могут также быть адаптированы для диагностики других заболеваний, связанных с неправильно свернутыми белками. «Чувствительное, минимально инвазивное обнаружение различных неправильно свернутых белков в коже, таких как тау при болезни Альцгеймера и альфа-синуклеин при болезни Паркинсона, может быть очень ценным для диагностики заболеваний и мониторинга прогрессирования заболевания и эффективности лечения», - сказал Цзоу.«Возможно, что кожа в конечном итоге послужит нам зеркалом для наблюдения за этими неправильно свернутыми белками, которые накапливаются и повреждают мозг у пациентов с этими состояниями».