SEP amyloïde
―Méthodes d'analyse pour la détection précoce de la maladie d'Alzheimer à partir d'analyses sanguines―

Présentation de la sclérose en plaques amyloïde

L'amyloïde MS est une nouvelle méthode d'analyse sanguine développée par Shimadzu Corporation et le Centre national de gériatrie et de gérontologie (NCGG) pour dépister la maladie d'Alzheimer. Cette technologie vise à prédire le stade précoce de la maladie d'Alzheimer à partir de quelques gouttes de sang (environ 0,5 ml).

Maladie d'Alzheimer

Compte tenu du vieillissement progressif de la population ces dernières années, le nombre de patients atteints de démence est en augmentation. En 2012, un Japonais sur sept âgé de 65 ans ou plus souffrait de démence, et ce chiffre devrait encore augmenter à l'avenir. Les mesures visant à lutter contre la démence sont devenues un problème social, le ministère japonais de la Santé, du Travail et de la Protection sociale et d'autres ministères concernés ayant lancé une stratégie globale pour accélérer les mesures de lutte contre la démence (nouveau plan orange). Par conséquent, il est nécessaire d'établir des méthodes de détection, de traitement et de prévention précoces. Bien qu'une variété de maladies puissent provoquer une démence (comme la démence d'Alzheimer, la démence cérébrovasculaire, la démence à corps de Lewy et la démence frontotemporale), la démence d'Alzheimer représente le plus grand nombre de patients, soit environ 60 % du total.

Bien que les causes de la démence d'Alzheimer ne soient pas identifiées, plusieurs pathologies caractéristiques peuvent être observées au cours de la progression de la maladie. Par exemple, la protéine bêta-amyloïde s'accumule à la surface des cellules neuronales pour former des plaques séniles, et les protéines tau s'accumulent à l'intérieur des cellules neuronales pour transformer les protéines en une forme pelucheuse (enchevêtrements neurofibrillaires).

Par conséquent, une façon d'identifier les pathologies de la maladie d'Alzheimer avant l'apparition des symptômes du déclin cognitif est de visualiser et de quantifier numériquement les niveaux d'accumulation des protéines bêta-amyloïdes et tau (quantités, concentrations et distributions). Par exemple, des tomographies par émission de positons (TEP) ou des tests de marqueurs du liquide céphalorachidien (LCR) peuvent être effectués.

De plus, Shimadzu a collaboré avec le Centre national de gériatrie et de gérontologie (NCGG) pour découvrir des biomarqueurs utiles pour prédire la quantité de plaques bêta-amyloïdes à partir de quelques gouttes de sang.

La voie vers une détection précise des peptides liés à l'Aβ

Même si des niveaux élevés de plaques bêta-amyloïdes se sont accumulés, il existe de fortes concentrations de diverses substances étrangères dans le sang, et seule une très petite quantité de bêta-amyloïde est présente. Par conséquent, il était très difficile de détecter la bêta-amyloïde dans les échantillons de sang.

Il existe deux principaux types de bêta-amyloïde : l’un est « Aβ1-40 », un peptide composé de 40 acides aminés, et l’autre est « Aβ1-42 », qui est composé de 42 acides aminés. En outre, au moins dix autres types de différentes longueurs sont connus. Le test ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) couramment utilisé regroupe plusieurs longueurs de bêta-amyloïde. Même si les types Aβ1-40 et Aβ1-42 pouvaient être distingués, l’ELISA ne peut pas mesurer avec précision d’autres peptides apparentés à l’Aβ (terme générique pour les bêta-amyloïdes de différentes longueurs).

Étant donné que les spectromètres de masse sont bien adaptés à l'identification et à la mesure simultanée de plusieurs types de substances, Shimadzu a décidé d'essayer d'utiliser un système de spectromètre de masse haute performance issu de la participation au programme de financement pour la recherche et développement innovante de pointe dans le domaine de la science et de la technologie (programme FIRST) en 2010 pour mesurer les peptides liés à l'Aβ.

Malgré la difficulté technique de détecter de petites quantités de peptides liés à l'Aβ à l'aide d'un spectromètre de masse, ce problème a été surmonté en développant une méthode de prétraitement du sang. De plus, des biomarqueurs corrélés à l'état de la plaque bêta-amyloïde ont été découverts lors de travaux de recherche conjoints avec le NCGG, ce qui a conduit au développement réussi de la première technologie au monde permettant de prédire l'accumulation de bêta-amyloïde à partir d'un échantillon de sang.

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  Acquérir du sang

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  Prétraiter le sang

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  Analyser les masses

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  Analyser les peptides liés à Aβ

Innovation 1 – Méthode de prétraitement du sang

Pour détecter avec précision les quantités de chaque type de peptide lié à Aβ, Naoki Kaneko de Shimadzu a essayé une grande variété de méthodes de prétraitement du sang.
Finalement, il a découvert une méthode qui consiste à utiliser un anticorps spécial avec un épitope pour une séquence dans les peptides liés à Aβ et à effectuer deux étapes successives de purification par affinité.
En sélectionnant un tensioactif optimal pour les réactions antigène-anticorps et en utilisant le réactif optimal pour chaque étape, y compris des solutions acides contenant un tensioactif pour la première étape et un solvant organique pour la deuxième étape, en utilisant une quantité appropriée de solution pour favoriser le contact avec les anticorps, et en effectuant d'autres ajustements appropriés, il a découvert une méthode pour extraire uniquement les peptides liés à Aβ du sang et les détecter avec un rapport S/N suffisamment élevé à l'aide d'un spectromètre de masse.

Cette méthode, qui combine les atouts de Shimadzu en matière de technologie des anticorps et de spectrométrie de masse haute performance basée sur l'utilisation d'une source d'ions MALDI ^*, permet de séparer et de mesurer 22 types de peptides liés à l'Aβ. Ces 22 types comprennent même huit nouveaux types dont l'existence dans le sang n'avait jamais été confirmée auparavant.

2. Méthode d'évaluation des niveaux d'accumulation de bêta-amyloïde (biomarqueurs)

En utilisant le prétraitement du sang et un système de spectrométrie de masse précis, 22 types de peptides apparentés à l'Aβ, dont huit types récemment découverts, peuvent être mesurés. Alors, comment les données obtenues peuvent-elles être utilisées pour la détection précoce de la démence d'Alzheimer ?
Pour acquérir ces connaissances, nous avons visité le NCGG et avons commencé une recherche collaborative avec le Dr Katsuhiko Yanagisawa, qui est une autorité de premier plan dans la recherche sur la maladie d'Alzheimer.

Pour distinguer les sujets ayant des résultats positifs et négatifs sur la base d’un critère clair dans la recherche clinique, le Dr Yanagisawa a proposé une recherche de biomarqueurs utilisant les résultats de l’analyse Aβ-PET plutôt que d’utiliser l’approche typique basée sur des entretiens avec les patients.
Un an et demi après le début de la recherche collaborative, nous avons découvert que la quantité du peptide APP669-711 nouvellement découvert avait tendance à être supérieure à celle de Aβ1-42 à mesure que la maladie d'Alzheimer progressait. En d'autres termes, cela suggérait qu'en utilisant APP669-711/Aβ1-42 comme nouveau biomarqueur, il pourrait être possible de distinguer avec précision les patients atteints et non atteints de pathologies d'Alzheimer (plaques bêta-amyloïdes).

La raison pour laquelle le rapport d’intensité entre Aβ1-42 et APP669-711 varie en fonction de l’état d’accumulation de la protéine bêta-amyloïde est probablement due à la différence de capacité d’agrégation entre les deux peptides.

Même chez les individus en bonne santé, une partie de l’Aβ1-42 produite dans le cerveau s’infiltre dans le liquide céphalo-rachidien ou dans le sang.
Lorsque la bêta-amyloïde commence à s'accumuler dans le cerveau, l'Aβ1-42 produit se lie successivement (s'agrège) à la bêta-amyloïde, ce qui entraîne une fuite moindre dans le sang. En revanche, l'APP669-711 a une séquence d'acides aminés différente à chaque extrémité, ce qui réduit considérablement le niveau d'auto-agrégation par rapport à l'Aβ1-42. Par conséquent, il est moins susceptible de se lier à la bêta-amyloïde, avec vraisemblablement un ratio fixe de fuite dans le sang, quels que soient les niveaux d'accumulation de bêta-amyloïde dans le cerveau.
De plus, la quantité de fuite d'Aβ1-42 varie non seulement en fonction des niveaux d'accumulation de bêta-amyloïde, mais est également affectée par l'état général de l'individu. En calculant le rapport par rapport à la fuite d'APP669-711 affectée de la même manière, les effets sur l'ensemble du corps peuvent être éliminés pour isoler uniquement les variations causées par l'accumulation de bêta-amyloïde.

Les technologies, produits et autres informations indiqués sont destinés à des fins de recherche.
À usage de recherche uniquement. Ne pas utiliser dans des procédures de diagnostic.

Co-Création

La technologie décrite ci-dessus a été établie en combinant l'expertise de Shimadzu en matière de technologie de spectrométrie de masse avec les connaissances issues de la recherche sur la démence au Centre national de gériatrie et de gérontologie.
Lien vers le site Web du Centre national de gériatrie et de gérontologie