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Trovare i primi segni della malattia della mucca pazza
I ricercatori hanno stilato un elenco di proteine del sangue che fungono da indicatori precoci di un gruppo di malattie tra cui l'encefalopatia spongiforme bovina (BSE), nota anche come malattia della mucca pazza. I loro risultati potrebbero portare a test commerciali di preallarme per la malattia negli animali da allevamento. I metodi utilizzati per lo studio, una delle analisi più complete dell'espressione genica caratteristica di una malattia, vengono ora applicati ad altre malattie e potrebbero portare a test di diagnosi precoce per altre malattie neurologiche come l'Alzheimer.
Danno da malattia: Questa immagine al microscopio mostra il tessuto cerebrale danneggiato dalla malattia di Creutzfeldt-Jakob.
La forma umana della BSE, una malattia neurologica degenerativa fatale chiamata malattia di Creutzfeldt-Jakob, può essere contratta mangiando carne contaminata da agenti infettivi chiamati prioni. I prioni sono proteine che causano il mal ripiegamento di altre proteine, in particolare nel cervello e in altri tessuti neurali. Nelle prime fasi della malattia, i prioni si replicano e si accumulano nel cervello. Questo è seguito da un'attivazione anormale delle cellule di supporto, la degenerazione delle connessioni neurali e infine la morte delle cellule cerebrali. Quando la malattia può essere diagnosticata, questi processi sono già a buon punto.
Per illuminare questi processi normalmente invisibili, i ricercatori hanno infettato i topi con prioni e hanno seguito i cambiamenti nell'espressione di ogni singolo gene nel loro cervello in 10 punti durante il corso della malattia. Questo approccio globale ha generato circa 30 milioni di punti dati. Per separare il segnale dal rumore, ovvero per trovare geni che erano veramente una parte significativa del processo della malattia, i ricercatori hanno sviluppato nuovi metodi statistici per osservare come i geni interagiscono tra loro in gruppi interconnessi. Di un gruppo iniziale di 7.400 geni implicati, hanno ridotto il numero a circa 300 che sono al centro della risposta dei prioni, dice Leroy Hood , presidente e cofondatore dell'Institute for Systems Biology di Seattle, WA. Hood ha aperto la strada a questo tipo di analisi, che chiama biologia dei sistemi, negli ultimi dieci anni e ha guidato la nuova ricerca con George Carlson , direttore del McLaughlin Research Institute di Great Falls, MT.
I ricercatori hanno studiato ulteriormente i 300 geni per trovare quelli che sono noti per codificare le proteine che vengono secrete nel sangue. Hanno scoperto che alcune di queste proteine potevano essere trovate nel sangue di topi infetti da 8 a 10 settimane prima che iniziassero a mostrare i sintomi. Questi risultati sono descritti oggi sulla rivista Biologia dei sistemi molecolari . Hood afferma che i ricercatori stanno ora esaminando lo sviluppo di test commerciali per le forme umane e bovine della malattia da prioni, sulla base dei biomarcatori del sangue che hanno scoperto. Le mucche e gli umani hanno proteine del sangue quasi identiche a quelle scoperte nello studio sui topi.
Questa analisi globale ci ha permesso di raccogliere molte funzionalità che prima erano sconosciute, afferma Hood. Solo 200 dei geni implicati hanno un ruolo compreso nel processo patologico. Quindi un ulteriore studio dei restanti 100 potrebbe portare a nuove intuizioni su come i prioni causino la malattia. E tutti i geni forniscono bersagli terapeutici per gli sviluppatori di farmaci da indagare.
Hood ora spera di sviluppare esami del sangue per altre malattie del cervello difficili da diagnosticare. Dopo aver dimostrato il loro metodo analitico nelle malattie da prioni, Hood afferma che il gruppo lo applicherà a modelli murini di altre malattie degenerative del sistema nervoso, tra cui l'Alzheimer e l'Huntington. Come Creutzfeldt-Jakob, queste malattie sono difficili da diagnosticare nelle loro fasi iniziali, afferma Hood. Prima è la diagnosi, migliori saranno i risultati.