Ny teknologi kan bestemme sværhedsgraden af autoimmun sygdom

Videnskabelige nybrud 17. nov 2021 4 min Postdoctoral Fellow Kristian Juul-Madsen Skrevet af Kristian Sjøgren

En ny teknologi kan formentlig benyttes til både at stille diagnoser og afgøre sværhedsgraden af en lang række inflammatoriske autoimmune sygdomme.

Interesseret i Videnskabelige nybrud? Vi kan holde dig opdateret helt gratis

Bindevævssygdommen systemisk lupus erythematosus (SLE) er en af den slags sygdomme, som er svær at diagnosticere. Det skyldes, at der endnu ikke er udviklet nogen diagnostisk test. I stedet må læger stille en diagnose ud fra symptomer, blodprøveanalyser, skanninger mm.

Der kan dog blæse nye vinde over de inflammatoriske autoimmune sygdomme som SLE.

En ny opfindelse, hvor forskere bestemmer størrelsen af sammenklumpede proteiner, kan nemlig med høj præcision afgøre, om en person har SLE eller ej. Metoden kan også bestemme sværhedsgraden af sygdommen.

Opdagelsen er offentliggjort i PNAS.

"Vores opdagelse er todelt. Det er både udviklingen af en teknologi, som kan finde anvendelse inden for diagnosticering af forskellige autoimmune sygdomme, men det er også en validering af teknologien i forhold til at kunne stille en diagnose med systemisk lupus erythematosus," fortæller en af forskerne bag udviklingen af teknologien, postdoc Kristian Juul-Madsen fra Institut for Biomedicin ved Aarhus Universitet.

Syge proteiner klumper sig sammen

Når det gælder diagnosticering af næsten alle sygdomme, har læger ofte et ønske om, at de med en blodprøve i hånden kan fortælle patienten, hvad han eller hun lider af.

Det kræver dog, at det er muligt at identificere biomarkører for en given sygdom i blodet hos patienten.

Hvis først en given biomarkør er kendt, kan man analysere for tilstedeværelsen eller mængden af den i blodet og på den baggrund stille en diagnose.

Nogle sygdomme, herunder SLE, er dog ikke karakteriseret ved mængden af et givent protein. I stedet er den blandt andet karakteriseret ved sammenklumpningen af givne proteiner.

For SLE gælder det, at mannosebindende lektin opfører sig anderledes hos disse patienter end hos raske personer. Proteinet danner nogle større komplekser, der er med til at aktivere immunresponset og stimulere det uheldige autoimmune respons, som leder til SLE. På fagsprog hedder det oligomisering, når proteinerne danner større komplekser.

"Vi kender til problemet med oligomisering ved forskellige sygdomme, hvor en defekt i kodningen af proteinet får proteinerne til at samle sig på en uhensigtsmæssig måde. Ved systemisk lupus erythematosus betyder det, at når man måler på mængden af mannosebindende lektin, er den det samme hos raske og syge personer, men størrelsen af oligomererne er forskellig," forklarer Kristian Juul-Madsen.

Sætter lysende prikker på proteiner

I sin forskning har Kristian Juul-Madsen i samarbejde med blandt andre kollegaen professor Thomas Vorup-Jensen udviklet en teknologi, der kan fastslå graden af sammenklumpning af mannosebindende lektin i en blodprøve.

Forskerne gør meget simpelt det, at de bruger et antistof til at binde en lysende prik i form af en såkaldt ”quantum dot” til mannosebindende lektiner i blodprøver fra patienter, som mistænkes for at have SLE.

Quantum-dotten fungerer på den måde, at den udsender lys med en meget specifik bølgelængde på 655 nanometer og med en lysintensitet, som er 1.000 gange mere intens en konventionelle fluorescerende molekyler.

Efterfølgende studerer forskerne de lysende prikker under et mikroskop, hvor de optager proteinernes bevægelser. Teknikken hedder nano particle tracking analysis.

Her er tricket, at store proteiner – altså dem, hvor mannosebindende lektin er klumpet sammen i store komplekser hos personer med SLE – bevæger sig langsomt, mens små proteiner bevæger sig hurtigt.

De lysende prikkers hastighed kan altså benyttes til at stille diagnosen.

"En genial ting ved teknikken er, at den kun kræver minimal forberedelse, før vi kan køre analysen. Vi skal filtrere blodprøven for at få cellerne fra, og så skal vi fortynde prøven, mens ellers er den klar til at blive analyseret. Ud fra proteinernes bevægelser kan vi afgøre, hvor store proteinkomplekserne er og dermed også, om patienten har systemisk lupus erythematosus eller ej," siger Kristian Juul-Madsen.

Teknikken har forskerne patenteret.

Kan afgøre sygdomsgraden ved SLE

Nuvel, teknologi skal gerne vise sit værd i den virkelige verden, før det kan få tilhørerne til at spærre øjnene op. Det er også, hvad forskerne fra Aarhus Universitet har gjort.

I studiet har forskerne haft adgang til blodprøver fra 40 personer med SLE og en kohorte af raske personer som kontrolpersoner.

Blodprøverne analyserede forskerne blændet, så de ikke på forhånd vidste, hvem der var syge, og hvem der var raske. Alligevel var metoden i stand til med præcision at identificere de forsøgsdeltagere, som havde SLE, og dem, der ikke havde.

Ydermere kunne forskerne se, at de med metoden også var i stand til at bestemme sværhedsgraden af SLE.

Nogle patienter har SLE med komorbiditeter i form af tarm- eller nyreproblemer.

Da forskerne analyserede prøverne og stratificerede dem efter graden af proteinsammenklumpning, fandt de, at forsøgsdeltagere med den største grad af sammenklumpning ikke blot var patienter med SLE, men i tillæg de mest syge af patienterne med én eller flere komorbiditeter.

"Vores samarbejdspartner fra klinikken blev meget glad, fordi det for det første er meget svært at diagnosticere disse patienter, men også fordi vores analysemetode kunne mere end bare at stille en diagnose. Den kunne også bestemme sværhedsgraden af sygdommen," fortæller Kristian juul-Madsen.

Kan udbredes til andre sygdomme

Ifølge Kristian Juul-Madsen har forskningsresultatet betydet, at forskerne nu vil tage det næste skridt i retning af at tage teknologien til klinikken.

For det første har forskerne kun analyseret på blodprøver fra 40 ud af en kohorte på 379 danske patienter med SLE, og de vil til at starte med analysere på resten for at validere resultaterne fra dette første forsøg. Herunder vil de også undersøge, om de kan underinddele patienter i subgrupper efter sygdomskarakteristika og sværhedsgrad.

Ydermere vil forskerne også undersøge, om de ved hjælp af analyserne kan sige noget om patienternes fremtid. Hvordan kommer det til at gå dem om fem, 10 eller 20 år?

"Det vil måske kunne hjælpe til med at guide valget af biologisk behandling. Ydermere har vi også øjnene på andre inflammatoriske sygdomme, som det i dag er svært at diagnosticere. Vi har blandt andet lovende resultater med patienter med leddegigt, og de resultater vil også snart blive publiceret," siger Kristian Juul-Madsen.

"Characterization of DNA-protein complexes by nanoparticle tracking analysis and their association with systemic lupus erythematosus" er udgivet i Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). En af artiklens hovedforfattere Thomas Vorup-Jensen modtog i 2019 støtte fra Novo Nordisk Fonden til projektet "Molecular barcodes for integrin-mediated phagocytosis of protein amyloids".

We investigate molecular mechanisms in chronic inflammation and autoimmune diseases to understand and design new biological therapies. Our interests a...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020