1. No category

Ny blod-basert
Alzheimer-diagnostikk
Tormod Fladby,
professor UiO, CNG Ahus
Tidlige symptomer på sykdom
kompenseres ved Alzheimers
•
Hjernen kompenserer godt for gradevis ervervet skade, ved reservekapasietet.
Dette er hensiktsmessig, men kompliserer tidlig deteksjon av sykdom og
langvarige stadier md pre-klinisk sykdomsutvikling kan gå ubemerket.
• Hjernen kan ha pådratt seg omfattende og irreversibel skade før diagnose
Utfordring: Intervensjon i den nevrodegenerative prosessen før irreversibel
hjerneskade
•
Alzheimers sykdom
m
Demens
Subjektiv
mild kognitiv svikt
(S/MCI).
Tidlig pre-klinisk forløp
?
2
Sviktende egenomsorgsevne, bred
kognitiv svikt
Alzheimers sykdom med demens- tap
av hjernevev på 2 år, før demens
!
!
!
Amyloide plakk er et resultat av βAPP
metabolisme, der mutasjoner gir familiær tidlig
debuterende Alzheimer
b- APP
a-sekretase
(䇿normal䇿 spalting)
Trisomi 21 (䇾Down䇿),
mutasjoner i
-b- APP genet
b-sekretase
g-sekretase/
presenilin
Ab42
b-amyloid/
senile plakk
AE-protein kan fjernes, nedbrytes eller skade hjernen
og felles ut som amyloid
CSF,
F, plasma
F,
l
Transport
rt
Amyloid
Precursor
AE42
Protein Anabolisme
Katabolisme
Løselige AEnedbrytningsprodukter
p
er
Utfelling
AE42 i plakk i
A
hjerneparenchymet
Ved “vanlig” Alzheimer er defekt “clearance “ viktigere
Hypothetical sequence, AD (Jack et al., 2011)
Pre-demens amyloid-patologi
(Aleris, Frode Willoch)
Hippocampus-subfelt som skades før
demens- (pre-)subiculum
AE42- relasjon til skade av pre-subiculum før
mild kognitiv svikt:
Kun subjektiv
svikt N=35
r= 0.41, p < 0.000
Mild svikt
N=83
AE42
i
CSF
Volum av pre-subiculum
Sykdomsutvikling, hjerneskade, behandling
Stadium
Varighet
Hjerneskade/biomarkør
AE-dysmetabolisme / endret
et
t
innat immunitet?
Inflammasjon?
Induksjon
10 år
Mild kognitiv
4 år
svikt (»MCI»)
Demens
Forebygging
Forebygging el.
sykdomsmodifiserende
behadnlig
Latens
Subjektiv
kognitiv
svikt
(«SCI»)
Relevant
behandling
5-10 år
Begynnende skade av
hippocampus-komplekset?
,
Diffus CNS AE-patologi,
CSF AE42 reduseres.
Sykdomsmodifiserende
behandling
Hele midtre
tinningelapp
m. hukkommelses – områder
Øvrig hjernebark
Symptombehandling,
pleie & omsorg
IPR
•
Patent: PCT/EP2009/001210 – in final US revision
•
Method for detection, or monitoring of severity of a condition characterized by the
presence of a marker protein in a patients brain.
(i)
providing a cerebro-spinal fluid or blood sample obtained from the patient,
wherein the sample comprises activated macrophages;
and
(ii)
detecting the presence of the marker protein or fragments thereof that are in the
macrophages and that were in the macrophages in vivo, wherein abnormal levels of
the marker protein and/or fragments thereof in the macrophages are indicative of the
presence or severity of the condition in the patient.
(T. Fladby, K. Blennow, L. Johnsen, H.M.T. Møllergård)
SEM filtrert fra CSF ved AD
Identifisert som makrofager12
Abeta fagocytose
Pas 462_15 A5 Abeta.fcs
• 0 ng/ul
Pas 462_14 A4 Abeta.fcs
0.02 ng/ul
Pas •462_13
A3 Abeta.fcs
•
0.1 ng/ul
Pas 462_12
A2 Abeta.fcs
0.5 ng/ul
Pas •462_11
A1 Abeta.fcs
% of maximum amount of cells
100
80
27.6
11.9
5.74
4.84
3.99
• 2.5 ng/ul
60
Fluorescense
Transillumination
40
20
0
ocytes
10
0
1
10
10
2
3
10
4
10
Macrophage with Abeta
uptake
Abeta-signal (4G8+6E10)
Risiko-gener og sykdomsmekanismer ved Alzheimers sykdom
Innat immun og amyloid-mekanismer interagerer
TREM2, MS4A, CLU,
CRI, ABCA7, CD33,
EPHA1, BIN1
APOE, CLU,
ABCA7,PICALM
Amyloid
precursorprotein
metabolism
Immun dysfunction
(mikroglia,
macrophages)
Phagocytosis defects
f cts
t
Degradation
dati defects
Immune-activation based cytotoxicity
toto
y
E.g., Karch & Goate, 2014
Alzheimers sykdom
(LOAD)
Endo-lysosomal Abetadegradering
15
Hvordan finne AE-deriverte peptider
i makrofager
16
Peptide mining
17
AE- deriverte peptider som dannes etter lysosomal
degradering
Peptides generated after CatD digestion
Peak Areal in M illiones
600
1_17
500
1_19
400
1_20
300
1_34
200
20_34
21_34
100
35_42
0
0
50
100
150
200
250
AE katabolisme til løselige fragmenter reduseres av
alder og sykdom- men kan påvirkes
35-42
RT: 7.99 - 26.01 SM: 7B
14.75
100
95
90
1-19
85
13.27
80
20-34
75
70
17.63
65
1-34
60
19.63
55
50
21-34
45
Økt løselighet
15.41
40
15.79
35
1-42
30
23.37
25
20
15
10
1-17
5
9.30
24.17 24.58
0
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Time (min)
18
19
20
21
22
23
24
25
2
Katabolisme skjer bla. i det endolysosomale system, ved bla. Insulin degraderende
enzym og Cathepsin D, som vi har testet her, produkter målt ved MS.
Nye antistoff rettet mot AE degraderingsprodukter – epitop kartlegging
20
Nye antistoff rettet mot AE degraderingsprodukter – epitop kartlegging
6D3
3B7
6D3 epitope: aa 26-31
3B7 epitope: aa 26-30
Peptide 1
HHQKLVFFAE
Peptide 2
HQKLVFFAED
Peptide 3
QKLVFFAEDV
Peptide 4
KLVFFAEDVG
Peptide 5
LVFFAEDVGS
Peptide 6
VFFAEDVGSN
Peptide 7
FFAEDVGSNK
Peptide 8
FAEDVGSNKG
Peptide 9
AEDVGSNKGA
Peptide 10
EDVGSNKGAI
Peptide 11
DVGSNKGAII
Peptide 12
VGSNKGAIIG
Peptide 13
GSNKGAIIGL
Peptide 14
SNKGAIIGLM
Peptide 15
NKGAIIGLMV
Peptide 16
KGAIIGLMVG
21
Mouse model TgArcSwe
$
22
Mid-domain Ab, mikroglia AAP
transgen mus (trgARCSWE, Torp/Nilsson)
x"
"
"
Prototype immuno-assay
Lysed cell exposing protein
content
1. Blood sample: monocytes are
extracted and lysed.
Aß21-31 fragment
Solid surface coated with 6D3 capture
antibody against Aß21-31
2. Addition of sample to AE21-31 specific capture
antibody (6D3)
Antibody-Aß21-31 complex
3. Binding of biotinylated detection antibody 3B7 to
AE21-31 in sample. Unbound proteins and unbound
antibodies are washed out
The biotinylated antibody 3B7 binds
to AE21-31 and is detected by a
biotin-conjugate with a PCR-tag
WASH
4. Binding of anti-biotin conjugated to a PCR-tag to
biotin. Unbound conjugates are washed out
Unbound proteins,
antibodies and biotin are
removed
Amplification
5. Quantification by real time PCR
One copy of DNA equals one bound Aß peptide
24
Pilot – results I
Control: n = 23
SCI_MCI: n = 19
Dementia: n = 9
25
- AE mid-domain ab’s, NC vs. “AD”
SCI/MCI/tidlig Alzheimers demens
Area under the curve .789
Positive (NC) N=18
Negative (Cases) N=45
Sex regressed out.
Mid-domain AE peptides, normal controls vs AD pre-dementia and early
dementia cases
RT-PCR data
Risiko-gener og sykdomsmekanismer ved Alzheimers sykdom
Innat immun og amyloid-mekanismer interagerer
TREM2, MS4A, CLU,
CRI, ABCA7, CD33,
EPHA1, BIN1
APOE, CLU,
ABCA7,PICALM
Amyloid
precursorprotein
metabolism
Immun dysfunction
(mikroglia,
macrophages)
Phagocytosis defects
f cts
t
dati defects
Degradation
toto
y
Immune-activation based cytotoxicity
E.g., Karch & Goate, 2014
Alzheimers sykdom
(LOAD)
Ny blod-basert Alzheimer-diagnostikk
• Gode biomarkører er tett koblet til essensielle
sykdomsmekanismer
– denne testen viser interaksjon mellom
immunmekanismer og amyloid-metabolisme
– dette er mekanismer som testes ut i
medikamentutprøving, her trengs relevante lett
repeterbare “intermediate markers”
– den er enkel, ingen kompliserte beregninger
– testen slår ut tidlig, i hvertfall flere år før demens
Project team
Ahus:
Lisbeth Johnsen
Hanne Mali Møllergård
Marianne Wettergreen
Berglind Gìsladòttir
Magnus Røgeberg
Ina Almdahl
Staff at the memory clinic
30