Qu’ont en commun un chimiste de synthèse, un expert en imagerie médicale et un neurologue ? Ils se réunissent au centre d’imagerie biomédicale du Beckman Institute for Advanced Science and Technology pour développer de meilleurs outils de diagnostic et agents d’imagerie permettant de détecter la maladie d’Alzheimer à un stade précoce et d’autres maladies neurodégénératives.
Sommaire
L’équipe de rêve
Une équipe dirigée par Liviu M. Mirica avec Wawryzneic « Wawosz » Dobrucki et le Dr Daniel A. Llano a reçu une subvention de 3 millions de dollars de l’Institut national américain sur le vieillissement des National Institutes of Health pour développer et tester des agents d’imagerie multimodaux pour la détection de la maladie d’Alzheimer et des démences associées. Cette subvention est l’une des premières subventions fédérales à relier le laboratoire d’imagerie par résonance magnétique et le laboratoire d’imagerie moléculaire de Beckman. Ils font tous deux partie du centre d’imagerie biomédicale de Beckman.
Je suis vraiment enthousiasmé par l’opportunité de collaborer avec différents scientifiques de différents domaines.
Liviu M. Mirica, chimiste synthétique et professeur de chimie William H. et Janet G. Lycan, École des sciences chimiques, Université de l’Illinois Urbana-Champaign
Son groupe de recherche se spécialise dans la construction et la caractérisation de molécules inorganiques synthétiques in vitro : à l’extérieur du corps.
Dobrucki, boursier Neil et Carol Ruzic en sciences biomédicales et translationnelles, est un expert en imagerie qui travaille beaucoup avec la TEP au laboratoire d’imagerie moléculaire de Beckman.
« J’attends avec impatience une imagerie haute résolution du cerveau et de ses structures », a déclaré Dobrucki.
Llano, professeur de physiologie moléculaire et intégrée et médecin-chirurgien, est un neurologue en exercice qui voit des patients quotidiennement et se spécialise dans les études in vivo sur le cerveau : ceux à l’intérieur du corps.
« L’impact potentiel que ce projet aura sur la maladie d’Alzheimer est ce qui me passionne le plus », a déclaré Llano.
Comprendre la maladie d’Alzheimer
La maladie d’Alzheimer est une maladie neurodégénérative qui affecte négativement les fonctions cérébrales et les capacités cognitives. Avec la maladie de Parkinson, la sclérose latérale amyotrophique et d’autres troubles, la maladie d’Alzheimer entre dans la catégorie des maladies amyloïdes. Les amyloïdes sont de petits groupes de protéines anormalement fibreuses ou mal repliées qui ne servent généralement pas à quelque chose dans le corps.
Un marqueur clé de la maladie d’Alzheimer est la présence de plaques amyloïdes : de grandes accumulations de petits agrégats de peptides bêta-amyloïdes. Les peptides sont de courtes chaînes d’acides aminés qui finissent par créer des protéines. La neuroinflammation et le stress oxydatif dans le cerveau sont également des marqueurs majeurs de la maladie d’Alzheimer.
La détection et le traitement des maladies neurodégénératives sont particulièrement difficiles en raison de la barrière hémato-encéphalique, un système semi-perméable de vaisseaux sanguins et de capillaires qui contrôle le flux d’ions, de molécules et de cellules entre le sang et le cerveau. Pour être efficaces, les agents d’imagerie et les thérapies médicamenteuses (constituées de molécules ou d’anticorps) doivent pouvoir passer.
Diagnostic et traitement
Diagnostiquer la maladie d’Alzheimer avec un degré élevé de précision nécessite l’identification des agrégats amyloïdes et ne peut être complété que lors d’une enquête post-mortem. Cela crée un besoin pour des outils de diagnostic capables de localiser rapidement les agrégats de peptides bêta-amyloïdes solubles et les plaques amyloïdes plus grandes chez un patient vivant.
La TEP et l’IRM sont deux méthodes d’imagerie non invasives couramment utilisées en milieu clinique. Cependant, aucun agent de contraste IRM ciblant les agrégats amyloïdes n’a été développé. Les quelques agents d’imagerie TEP approuvés par la FDA sont insuffisants pour détecter les anomalies amyloïdes à petite échelle ou, dans certains cas, conduisent à des résultats de tests faussement positifs lors du diagnostic de la maladie d’Alzheimer.
Il est important de développer des outils de diagnostic pour cibler les peptides bêta-amyloïdes plus petits et d’autres signes de neuroinflammation et de stress oxydatif pour diverses raisons, a déclaré Mirica. La création d’outils multimodaux pouvant être utilisés à la fois pour la TEP et l’IRM donneront aux chercheurs une meilleure idée de qui risque de développer la maladie d’Alzheimer, qui est réellement atteint de la maladie et à quel stade.
Le plan à 3 millions de dollars
Mirica, Dobrucki et Llano recevront la subvention de 3 millions de dollars sur une période de cinq ans pour générer de nouveaux agents d’imagerie à double usage pouvant facilement traverser la barrière hémato-encéphalique et compatibles avec les scanners TEP et IRM.
Cela permettra de détecter les maladies neurodégénératives à des stades précoces et « contribuera énormément au développement de meilleures thérapies », a déclaré Mirica.
Brad Sutton, professeur de bio-ingénierie et directeur technique du centre d’imagerie biomédicale de Beckman, aidera l’équipe en réalisant des études IRM in vivo. Ils évalueront ensuite la capacité de l’agent d’imagerie en tant qu’agent de diagnostic à double modalité pour la maladie d’Alzheimer et les démences associées.
Mirica et ses collaborateurs ont déjà développé une série de molécules personnalisées capables de traverser la barrière hémato-encéphalique et d’aider à détecter à la fois les plus petits peptides bêta-amyloïdes solubles et les plus gros amyloïdes insolubles.
Ils ont également développé un agent d’imagerie TEP à base de cuivre qui a permis l’imagerie réussie des plaques amyloïdes chez des souris transgéniques atteintes de la maladie d’Alzheimer. Pour l’avenir, l’équipe pense que ces agents peuvent être développés pour traverser la barrière hémato-encéphalique chez l’homme et imager plusieurs marqueurs de la maladie d’Alzheimer et d’autres maladies neurodégénératives à des stades précoces.
