В недавнем обзоре, опубликованном в журнале Интернационал окружающей средыисследователи обсуждают преимущества эпидемиологии на основе сточных вод (ЭБС) по сравнению с традиционными диагностическими методами, последние из которых часто являются дорогостоящими и инвазивными. Затем они изучают исследования в относительно новой области диагностики болезни Альцгеймера на основе биомаркеров и периферических жидкостей организма, потенциал интеграции этих подходов к обнаружению в существующие платформы WBE, а также проблемы, с которыми в настоящее время сталкиваются при реализации этой интеграции.
Исследование: Биомаркеры мочи для болезни Альцгеймера: новая возможность для эпидемиологии сточных вод? Изображение предоставлено: Авигатор Фортунер / Shutterstock
Эволюция исследований болезни Альцгеймера
Болезнь Альцгеймера (БА) — нейродегенеративное состояние, характеризующееся аномальным накоплением белков (особенно амилоида и тау) в клетках головного мозга и вокруг них, что приводит к прогрессирующему снижению когнитивных функций. Это крайне изнурительное состояние, наиболее распространенная причина деменции и пятое по смертности хроническое заболевание у людей старше 65 лет.
Вызывает тревогу тот факт, что глобальная заболеваемость БА быстро растет: исследования показывают более чем двукратный рост менее чем за три десятилетия в период с 1990 по 2019 год. Модели клинического и экономического прогнозирования показывают, что к 2050 году от 114 до 152 миллионов пациентов будут страдают от этой болезни, а финансовые потери, связанные с деменцией, согласно прогнозам, намного превысят 2,8 триллиона долларов США.
БА носит многофакторный характер: считается, что заболевание вызывает сочетание генетических факторов и переменных окружающей среды. К сожалению, это усложняет диагностику БА, поскольку большая часть случаев остается невыявленной или обнаруживается слишком поздно. Традиционные диагностические подходы включают использование магнитно-резонансной томографии (МРТ) и позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Эти методы дороги и требуют специального оборудования и опыта. Сообщается, что их стоимость превышает 753 евро в Швеции, 649 евро в Германии и более 8 400 долларов США в Америке.
Хотя существуют менее дорогие методы диагностики БА, они часто включают в себя высокоинвазивные хирургические процедуры. Эти проблемы усугубляются в странах с низким и средним уровнем дохода (LMIC), где часто не хватает ресурсов, необходимых для диагностики БА и деменции любого рода. Недавние диагностические исследования AD были сосредоточены на использовании не- или минимально-инвазивных диагностических методов с использованием биожидкостей, таких как кровь, моча и слюна, для преодоления этих проблем. Было показано, что концентрации биомаркеров в этих биожидкостях, особенно при анализе с использованием машинного обучения и других моделей искусственного интеллекта, способны обнаруживать БА задолго до появления наблюдаемых извне симптомов, что еще больше способствует принятию этих новых подходов.
Но что, если бы мы могли пойти дальше?
Следуя рекомендациям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по разработке подходов к диагностике и оценке риска на уровне населения для содействия более эффективным профилактическим усилиям и управлению ресурсами, сопровождающим планы реагирования на БА, недавние исследования изучали потенциал периферических биожидкостей, особенно содержимого мочи, в управлении AD.
Совсем недавно эпидемиология сточных вод (ЭБС) исследуется как инструмент мониторинга здоровья в масштабе сообщества, использующий характеристику и количественную оценку химических веществ и биомаркеров в сточных водах.
На каком этапе реализации WBE мы находимся?
Несмотря на то, что о WBE впервые было сообщено в более примитивной форме в 1954 году, а его нынешняя методология была создана в 2001 году, реализация WBE по-прежнему ограничивается в первую очередь обнаружением мониторинга патогенных заболеваний, таких как коронавирусная болезнь 2019 года (COVID-19), вызывающая тяжелый острый респираторный синдром, вызванный коронавирусом. 2 (ТОРС-КоВ-2). К сожалению, реализация WBE в мониторинге основной части глобальной смертности – хронических неинфекционных заболеваний (41 миллион смертей в год, что составляет 74% годовой смертности) – чрезвычайно ограничена.
Обнадеживает тот факт, что эта ограниченная информация является многообещающей: на сегодняшний день протеомный анализ сточных вод выявил биомаркеры, связанные с сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ), раком, пресенилиновым путем, болезнью Хантингтона и, возможно, даже с AD. Это говорит о том, что крупномасштабная интеграция биомаркеров хронических заболеваний в существующие платформы WBE может привести к существенной экономии человеческих жизней и глобальной экономики.
Так почему же не происходит масштабного внедрения?
Внедрение анализа биомаркеров хронических заболеваний в масштабах населения в инфраструктуру WBE не может произойти без предварительного решения конкретных проблем. Во-первых, мы не знаем влияния концентраций эндогенных биомаркеров и их корреляции с риском заболевания. Предыдущие исследования только идентифицировали биомаркеры, связанные с риском, но не давали их количественную оценку.
Во-вторых, существует недостаток общепризнанных маркеров параметров популяции, не говоря уже о потоках сточных вод, где (в-третьих), ожидается, что сложная матрица смеси сточных вод приведет к чрезвычайно низкому уровню концентрации биомаркеров. Текущие технологические ограничения могут помешать обнаружению, а тем более количественной оценке, спектра биомаркеров, оценивающих риск возникновения множественных заболеваний на уровне сообщества.
Что должны сделать ученые, чтобы преодолеть эти проблемы, по крайней мере, для оценки риска БА?
Исследователи определили ряд белковых биомаркеров, связанных с AD. К ним относятся такие, как AB, Tau и AD7C-NTP, которые, как известно, непосредственно участвуют в патологических механизмах заболевания, а также длинные некодирующие РНК (LncRNA), такие как BDNF-AS, BACE1-AS, MAGI2-AS3, RMRP и EBF3. -КАК. LncRNA — это удивительный класс крупных молекул РНК, которые выполняют эпигенетические функции, несмотря на то, что не кодируют какие-либо функциональные белки.
Внедрение механизмов измерения окислительного стресса и нарушений регуляции нейротрансмиттеров может служить убедительным доказательством при оценке риска БА и многих других заболеваний.
«…в качестве решения этих проблем были предложены передовые аналитические методы, доказавшие свою эффективность в клинических условиях, включая сверхэффективную жидкостную хроматографию в сочетании с гибридным квадрупольным ортогональным времяпролетным масс-спектрометром (UPLC-Q-TOF/MS/MS). ), капиллярный электрофорез, времяпролетная масс-спектрометрия (CE-TOF-MS), методы разделения на основе микрофлюидики, SIMOA или биосенсоры на основе антител или аптамеров».
Ссылка на журнал:
- Армента-Кастро, А, Нуньес-Сото, МТ, Родригес-Агильон, КО, Агуайо-Акоста, А, Ойервидес-Муньос, М.А., Снайдер, С.А., Барсело, Д, Саттасивам, Дж, Лоулер, Дж. , Соса-Эрнандес, Дж. Э., и Грейп-Салдвар, Р. (2024). Биомаркеры мочи для болезни Альцгеймера: новая возможность для эпидемиологии сточных вод? Интернационал окружающей среды, 184108462, DOI – 10.1016/j.envint.2024.108462,
2024-02-19 00:15:00
1708302680
#Данные #сточных #водах #могут #совершить #революцию #обнаружении #болезни #Альцгеймера
