تکنیک سونوگرافی متمرکز منجر به انتشار بیومارکرهای اختلالات عصبی می شود

چندین اختلال عصبی پیشرونده، از جمله بیماری آلزایمر، با داشتن پروتئین‌های تاو در مغز تعریف می‌شوند. محققان به دنبال شناسایی مکانیسم‌های پشت این پروتئین‌های تاو برای توسعه درمان هستند، با این حال، تلاش‌های آنها برای شناسایی نشانگرهای زیستی در خون به دلیل سد خونی-مغزی محافظتی با مشکل مواجه شده است.

در دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، تحقیقات جدید از آزمایشگاه هونگ چن، دانشیار مهندسی پزشکی در دانشکده مهندسی مک‌کلوی و انکولوژی تشعشع در دانشکده پزشکی، و همکاران دریافتند که استفاده از بیوپسی مایع متمرکز با واسطه اولتراسوند در یک مدل موش، پروتئین‌های تاو و نشانگر زیستی دیگری نسبت به بدون مداخله در خون آزاد شد. به گفته محققان، این روش غیر تهاجمی می تواند تشخیص اختلالات عصبی را تسهیل کند.

این روش که به عنوان سونوبیوپسی شناخته می شود، از سونوگرافی متمرکز برای هدف قرار دادن یک مکان دقیق در مغز استفاده می کند. پس از یافتن، محققان میکروحباب‌هایی را به خون تزریق می‌کنند که به سمت بافت هدف اولتراسوند حرکت می‌کنند و نبض می‌زنند، که با خیال راحت سد خونی مغزی را باز می‌کند. منافذ موقت به نشانگرهای زیستی مانند پروتئین‌های تاو و پروتئین زنجیره سبک نوروفیلامنت (NfL) که هر دو نشان‌دهنده اختلالات نورودژنراتیو هستند، اجازه می‌دهند از سد خونی مغزی عبور کرده و در خون آزاد شوند.

چن با نویسنده ارشد آرش ناظری، MD، استادیار رادیولوژی در موسسه رادیولوژی Mallinckrodt دانشکده پزشکی (MIR) همکاری کرد. آنها با Tammie LS Benzinger، MD، Ph.D.، استاد رادیولوژی در MIR و استاد جراحی مغز و اعصاب و زیست شناسی و علوم زیستی همکاری کردند. اریک لوتارد، MD، استاد جراحی مغز و اعصاب در دانشکده پزشکی و مهندسی زیست پزشکی در مهندسی McKelvey. و همچنین نویسنده اول کریستوفر فام پاسیا، که در اوایل سال جاری دکترای مهندسی زیست پزشکی را از دانشگاه واشنگتن دریافت کرد. جینیون یوان، یک دانشمند محقق در آزمایشگاه چن. و Yimei Yue، تکنسین تحقیقاتی در آزمایشگاه Chen.

نتایج کار، اولین موردی که راه را برای تشخیص و پایش غیرتهاجمی و هدفمند اختلالات عصبی با بیوپسی مایع متمرکز شده با واسطه اولتراسوند باز کرد، در رادیولوژی 31 ژانویه.

Chen، Leuthardt، Pacia و همکاران دیگر چندین سال است که روی تکنیک سونوبیوپسی کار می‌کنند، اولین بار با نشانگرهای زیستی سرطان مغز انسان در مدل‌های بالینی. سایر روش‌های بیوپسی مایع که برای شناسایی نشانگرهای زیستی برای اختلالات عصبی استفاده می‌شوند، چالش‌های متعددی دارند، از جمله فقدان اطلاعات تشریحی در مورد محل انتشار پروتئین، پاکسازی سریع از مایعات و فرآیند فیلتر کردن توسط سد خونی مغزی. چن گفت سونوبیوپسی یک تکنیک نوظهور با پتانسیل مقابله با این چالش ها و سایر چالش ها است.

در تحقیقات جدید، تیم ابتدا از موش‌های جوان با پروتئین‌های تاو غیرطبیعی در مغز یا تائوپاتی، نمونه‌های خونی گرفتند که تحت درمان سونوبیوپسی یا ساختگی قرار گرفتند. آنها دریافتند که سونوبیوپسی منجر به افزایش 1.7 برابری در سطح پروتئین pTau-181 tau نرمال شده فسفریله شده و افزایش 1.4 برابری در pTau-231 نرمال شده در مقایسه با گروه موش کنترلی که سونوبیوپسی نکرده بودند، شد.

در یک مطالعه بعدی، آنها سونوبیوپسی هدفمند را با هدف قرار دادن هیپوکامپ یا قشر مغز در مراحل اولیه تخریب عصبی مدل تائوپاتی انجام دادند و قبل و بعد از سونوبیوپسی نمونه خون گرفتند. سونوبیوپسی هدفمند منجر به افزایش 2.3 برابری پروتئین NfL، یک نشانگر زیستی ثانویه برای بیماری‌های عصبی، در موش‌های تحت درمان در مقایسه با گروه کنترل شد.

چن گفت: «در مطالعه اثبات مفهومی خود، به دنبال این بودیم که مشخص کنیم آیا سونوبیوپسی می‌تواند گونه‌های تاو فسفریله و NfL را با باز کردن سد خونی مغزی در جریان خون آزاد کند یا خیر. “این تظاهرات نشان داد که سونوبیوپسی به طور قابل توجهی آزادسازی پروتئین pTau و یک نشانگر ثانویه تخریب عصبی را در جریان خون برای تشخیص غیرتهاجمی بیماری‌های نورودژنراتیو افزایش می‌دهد.”

ناظری گفت: تائوپاتی هایی مانند بیماری آلزایمر مشابه تومورهای مغزی است.

ناظری گفت: در حالی که رفتار تومور مغزی و پاسخ به درمان توسط جهش‌های خاصی که در آنها وجود دارد تعیین می‌شود، پروتئین تاو ناهمگونی زیادی در الگوی فسفوریلاسیون و همچنین سایر تغییرات پس از ترجمه نشان می‌دهد.

“تصویربرداری فعلی PET و نشانگرهای زیستی پلاسمایی اخیراً توسعه یافته برای تشخیص تائوپاتی حتی در مراحل اولیه حساس هستند. سونوبیوپسی به طور بالقوه می تواند نقشی در شناسایی بیشتر سویه های خاص پروتئین تاو موجود در مغز برای درمان شخصی افراد مبتلا به بیماری آلزایمر و سایر تائوپاتی ها داشته باشد.” ”

در ادامه، این تیم اثرات کیفی سونوبیوپسی را بر بیومارکرهای پلاسما بررسی می‌کند و اثرات پارامترهای سونوگرافی متمرکز را مشخص می‌کند و زمان جمع‌آوری خون بهینه را تعیین می‌کند، و همچنین تعیین می‌کند که چگونه می‌توان از سونوبیوپسی برای آزاد کردن بیومارکرهای پروتئین مشتق شده از مغز بزرگتر استفاده کرد.