Группа ученых из Института Скриппса представила новый метод диагностики болезни Альцгеймера, основанный на анализе пространственной конфигурации белков в крови. В отличие от существующих тестов, которые измеряют концентрацию биомаркеров – бета-амилоида и тау-белка, – новый подход фокусируется на том, как именно свернуты молекулы. Опубликованные в журнале Nature Aging результаты показывают, что структурные изменения в определенных белках плазмы позволяют выявить заболевание на ранних стадиях с высокой точностью.
Развитие нейродегенеративных заболеваний специалисты связывают с нарушением протеостаза – системы, отвечающей за правильное сворачивание белков и утилизацию поврежденных молекул. С возрастом эта система начинает работать менее эффективно, что приводит к появлению белков с аномальной структурой. Исследователи выдвинули гипотезу, что сбои в процессах протеостаза внутри мозга отражаются на характеристиках белков, циркулирующих в кровотоке.
В ходе работы ученые проанализировали образцы плазмы 520 участников, разделенных на группы когнитивно здоровых людей, пациентов с умеренными когнитивными нарушениями и пациентов с диагностированной болезнью Альцгеймера. Использование масс-спектрометрии в сочетании с алгоритмами машинного обучения позволило выявить закономерность: по мере прогрессирования заболевания структура некоторых белков становилась менее «открытой». Эти изменения оказались более информативными для определения стадии болезни, чем простое измерение концентрации белков.
Наиболее тесная связь с состоянием пациентов была обнаружена у трех белков плазмы: C1QA, участвующего в иммунном ответе, кластерина, отвечающего за сворачивание белков и удаление амилоида, и аполипопротеина B, транспортирующего жиры. Оценка состояния специфических участков в этих молекулах позволила классифицировать участников исследования с общей точностью около 83%. При сравнении здоровых людей и пациентов с ранними когнитивными нарушениями точность метода превысила 93%.
Надежность модели подтвердилась при повторном тестировании тех же участников через несколько месяцев. Полученные данные коррелировали с результатами когнитивных тестов и данными магнитно-резонансной томографии, фиксирующей уменьшение объема мозга. По мнению авторов работы, новый метод может дополнить существующие тесты на амилоид и тау-белок, помогая отслеживать динамику заболевания и оценивать эффективность проводимой терапии. В перспективе аналогичный подход планируется протестировать для диагностики болезни Паркинсона и онкологических заболеваний.
