Une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université Purdue et de la société dérivée de Purdue, Tymora Analytical Operations, a mis au point une technique qui peut révéler des signes de la maladie de Parkinson dans des échantillons d’urine.
La technique donne aux chercheurs une chance de voir si les protéines LRRK2 (leucine-rich repeat kinase 2), qui sont liées à la maladie de Parkinson, et leurs voies en aval sont modifiées dans des échantillons de patients atteints de la maladie de Parkinson. La méthode pourrait éventuellement conduire à des tests non invasifs à grande échelle pour d’autres maladies neurodégénératives ainsi que pour le cancer.
Nous pensons qu’il s’agit d’une approche logique et rationnelle pour aller de l’avant dans le diagnostic de la maladie de Parkinson. Le diagnostic de ce type de maladie neurodégénérative est difficile. »
W. Andy Tao, professeur de biochimie, Université Purdue
Les tests cognitifs et de mouvement peuvent prendre un an ou plus pour confirmer le diagnostic, de sorte que les tests moléculaires pour un diagnostic et une intervention précoces peuvent aider les personnes atteintes de la maladie de Parkinson plus rapidement, a-t-il expliqué.
Tao et huit co-auteurs de Purdue, Tymora, de la Fondation Michael J. Fox pour la recherche sur la maladie de Parkinson et de l’Université de Columbia ont publié leurs conclusions dans le Médecine des communications journal.
« Ce sera un nouveau domaine important dans le développement du diagnostic », a prédit le co-auteur Anton Iliuk, président et directeur de la technologie de Tymora, « en particulier pour les maladies neurodégénératives et le cancer ».
La maladie de Parkinson touche à elle seule environ 1 % de la population de plus de 60 ans. Jusqu’à un million d’Américains vivent avec la maladie, tandis que 90 000 nouveaux cas sont diagnostiqués chaque année.
Les co-auteurs du papier incluent Marco Hadisurya, un doctorant en biochimie ; Kananart Kuwaranancharoen, doctorant en génie électrique et informatique ; Xiaofeng Wu, qui a obtenu son doctorat en chimie à Purdue en 2022 ; Li Li, opérations analytiques de Tymora ; Zheng-Chi Lee, West Lafayette Junior/Senior High School; Roy Alcalay, MD, Université Columbia; et Shalini Padmanabhan de la Fondation Michael J. Fox, qui a financé le travail.
Le projet a débuté il y a plusieurs années après que Padmanabhan ait lu certains des travaux d’Iliuk et Tao sur la méthode EVtrap (Extracellular Vesicles total recovery and purification) pour l’analyse urinaire et ait proposé une collaboration.
« Lorsque j’ai examiné les données de leur publication précédente », a déclaré Padmanabhan, « il était intéressant de noter l’expression d’une importante protéine liée à la maladie de Parkinson, LRRK2. Cela a piqué mon intérêt car cette approche nous a permis de déterminer si LRRK2 les protéines ou les voies en aval qu’elles impactent sont en fait altérées dans les échantillons urinaires de patients atteints de la maladie de Parkinson qui hébergent une mutation dans le gène. »
En 2017, Tao a dirigé une équipe qui a développé un test sanguin capable de détecter le cancer du sein. Dans ce travail, Tao et ses collègues ont comparé des échantillons prélevés sur des patientes atteintes d’un cancer du sein et un groupe témoin en bonne santé.
« Nous avons identifié des protéines phosphorylées, qui sont une caractéristique typique des cancers », a déclaré Tao. Et au sein de ces protéines, l’équipe a trouvé des vésicules extracellulaires, de petits paquets que les cellules utilisent comme système de délivrance moléculaire. La découverte a démontré qu’un échantillon de sang produisant des phosphoprotéines pourrait servir de marqueur potentiel pour le diagnostic précoce du cancer ou pour surveiller la progression de la maladie.
L’équipe a pu isoler rapidement les vésicules à partir d’échantillons d’urine, en utilisant la méthode EVtrap développée par Tymora.
« Nous avons utilisé la méthode pour un certain nombre d’indications, en nous concentrant principalement sur différents cancers pour la découverte et la validation de biomarqueurs », a déclaré Iliuk, qui a obtenu son doctorat en biochimie à Purdue en 2011. Iliuk et Tao ont cofondé Tymora Analytical, qui se spécialise dans technologie et services pour la détection de biomarqueurs de maladies dans les biofluides.
« Ce type d’analyse ouvre une nouvelle frontière dans le développement de diagnostics non invasifs. Cela montre que des biomarqueurs que l’on pensait auparavant indétectables ont été découverts et font un très bon travail pour différencier la maladie de l’état non pathologique », a déclaré Iliuk. « Il n’est pas évident que l’urine soit une source de produits chimiques ou de signatures cérébrales, mais c’est le cas. Ces véhicules électriques peuvent pénétrer assez facilement la barrière hémato-encéphalique. »
Après avoir été exportés du cerveau dans la circulation sanguine, ils se concentrent ou sont filtrés dans l’urine. Mais l’échantillonnage de ces biomarqueurs du cerveau par ponction lombaire est une procédure hautement invasive.
« Surtout pour un diagnostic précoce qui n’est pas la méthode d’échantillonnage préférée », a déclaré Tao. Les échantillons d’urine contiennent des protéines qui pourraient être des marqueurs de maladie, mais beaucoup remplissent des fonctions d’entretien ménager qui ne sont pas liées à la maladie.
« Les vésicules extracellulaires permettent de se concentrer sur les marqueurs de la maladie car elles sont libérées par certains types de cellules », a-t-il déclaré.
Parmi les nombreuses façons d’étudier l’impact de LRRK2, il y a le suivi de sa voie biologique, ce qui peut être fait en analysant l’urine, le sang et le liquide céphalo-rachidien. La méthode EVtrap a fourni un moyen simple de suivre les changements dans l’urine, qui est collectée pour de nombreuses études cliniques.
L’étude LRRK2 Biobanking de l’Université de Columbia dispose d’une grande banque d’échantillons d’urine disponibles pour une recherche significative sur la maladie de Parkinson. Le co-auteur de l’Université de Columbia, Alcalay, qui a fourni de nombreux échantillons, a également aidé à corréler les données EVtrap avec les données cliniques. Pour le Médecine des communications étude, l’équipe a étudié des échantillons de personnes avec et sans la mutation du gène LRRK2, et des patients avec et sans la maladie.
Padmanabhan a noté: « Cette étude a également mis en évidence que les changements dans les protéines urinaires pourraient servir de proxy pour les changements dans les signatures protéiques qui se produisent dans les maladies du cerveau comme la maladie de Parkinson. »
L’étude fait suite à un article de 2021 publié dans la revue EMBO Molecular Medicine par une équipe internationale de chercheurs montrant un lien entre LRRK2 et les protéines cérébrales dans des échantillons d’urine. Cette étude, dirigée par Matthias Mann de l’Institut de biochimie Max Planck en Allemagne, comprenait Padmanabhan et Alcalay de l’Université de Columbia en tant que co-auteurs.
