Более пяти лет собирались образцы мочи и спинномозговой жидкости пациентов с болезнью Паркинсона в морозильных камерах Национального института неврологических расстройств и инсульта (National Institute of Neurological Disorders and Stroke, NINDS) для того, чтобы однажды они смогли послужить материалом исследований, проливающих свет на до сих пор скрытый механизм развития этого медленно прогрессирующего нейродегенеративного заболевания.
Работа Эндрю Уэста (Andrew West) и его коллег из Университета Алабамы в Бирмингеме (University of Alabama at Birmingham) показывает, что собранные образцы содержат биомаркер нового типа, который коррелирует с наличием и степенью тяжести болезни Паркинсона, — фосфорилированные белки. Уэст с коллегами продолжают работу с образцами, исследуя возможность использования нового биомаркера в процессе разработки клинических методов лечения болезни, а также для контроля эффективности действия препаратов и процедур в режиме реального времени во время лечения.
«Никто не думал, что мы можем измерять активность этого важного белка LRRK2 в биожидкостях, так как он обычно находится внутри нейронов в мозге, — говорит Уэст. — Новые биохимические маркеры, вроде тех, что мы обнаружили, вместе с новыми подходами нейровизуализации станут залогом успешной борьбы с болезнью Паркинсона. Я думаю, что времена слепого тестирования новых методов лечения таких комплексных заболеваний, как болезнь Паркинсона, без активной обратной связи между целевым препаратом и его эффективностью для пациента, к счастью, подходит к концу».
Биомаркеры помогает врачам предсказывать, диагностировать и контролировать развитие болезни. Биомаркер показывает наличие или риск заболевания, и его уровень может меняться по мере прогрессирования заболевания. Подтверждённые биомаркеры могут помочь в проведении как доклинических лабораторных исследований, так и клинических испытаний препаратов для лечения болезни Паркинсона. Уэст и его коллеги сейчас занимаются разработкой препарата, который должен предотвращать нейровоспаление и нейродегенерацию в животной модели заболевания, обнаружение биомаркера болезни Паркинсона — только часть их работы.
Статьи о новом биомаркере опубликованы в двух научных журналах — Neurology (март 2016) и Movement Disorders (июнь 2016).
Белок LRRK2, как было показано, играет важную роль в наследственной форме болезни Паркинсона, и чаще всего связан с мутацией G2019S. Известно, что мутация приводит к избыточному фосфорилированию белков, но почему это приводит к болезни Паркинсона пока не выяснено.
Под реакцией фосфорилирования белка понимают присоединение фосфатной группы через фосфоэфирную связь (О-фосфорилирование) к гидроксильной группе боковой цепи остатка серина, треонина или тирозина, донором фосфата при этом является АТФ. В подавляющем большинстве случаев фосфорилирование происходит именно по этим трём аминокислотным остаткам. Однако в природе встречается также фосфорилирование по остаткам гистидина и аргинина (N-фосфорилирование), аспартата и глутамата (A-фосфорилирование). Образующиеся при фосфорилировании эфиры фосфорной кислоты весьма стабильны, поэтому для их разрушения необходимы специальные ферменты — протеинфосфатазы. Это создаёт основания для тонкой регуляции уровня фосфорилированности белка с помощью контроля уровня соответствующих протеинкиназ и протеинфосфатаз.
Ключом к обнаружению нового биомаркера стало понимание, что LRRK2 можно найти в экзосомах во всех человеческих биологических жидкостях, в том числе моче и слюне. Клетки организма постоянно выделяют экзосомы, которые содержат смесь белков, РНК и ДНК. Уэст и его коллеги смогли выделить экзосомы из 90-120 мл мочи, а затем измерить уровень фосфорилированного LRRK2 в этих экзосомах.
В статье, опубликованной в Neurology, сообщается, что повышенный уровень фосфорилированного LRRK2 предсказывает риск появления болезни Паркинсона у людей, имеющих мутации в гене, кодирующем этот белок (таких пациентов всего около 2-3% от всех пациентов с болезнью Паркинсона). Это было показано в ходе небольшого предварительного исследования образцов мочи 14 человек с болезнью Паркинсона. Затем последовало более крупное исследование — использовались 72 образца из биохранилищ.
В последующей публикации в журнале Movement Disorders сообщается об исследовании образцов мочи, взятых у пациентов без мутации LRRK2, таких пациентов большинство. Изучение 158 образцов мочи как пациентов с болезнью Паркинсона, так и здоровых людей, показало, что около 20% людей без мутации LRRK2, но с болезнью Паркинсона, также имеют повышенный уровень фосфорилированного LRRK2, чего у здоровых людей не наблюдается. Можно предположить, что людям с повышенным уровнем фосфорилированного LRRK2 смогут помочь разрабатываемые препараты, которые будут уменьшать фосфорилирование LRRK2.
Исследование Уэста и его коллег ставит множество вопросов. В частности, предстоит выяснить, каков источник найденных экзосом. С учётом предполагаемой роли воспаления в развитии болезни Паркинсона, важно, что экспрессия LRRK2 высока в клетках иммунной системы. Возможным объяснением фосфорилированного LRRK2 у пациентов с более тяжёлым течением заболевания может быть увеличение воспаления.
Вам может быть интересно:
Обнаружен белок, помогающий бороться с диабетом и ожирением.
