α-Synuclein Seeding Activity in Fixed Antemortem Skin Biopsies From Patients With Synucleinopathies

Neurodegeneratieve ziekten zoals Parkinson, Lewybodydementie en multiplood systemisch atrofie delen een gemeenschappelijk, destructief kenmerk: een eiwit genaamd alfa-synucleïne. In een gezonde hersenen vervult dit eiwit normale functies, maar in deze ziekten vouwt het zich verkeerd en klontert het samen tot toxische aggregaten. Deze klonters fungeren als een besmettelijke kiem, die zich van de ene cel naar de andere verspreidt en uiteindelijk ervoor zorgt dat de hersencellen falen. Decennialang hebben artsen vertrouwd op klinische symptomen om deze aandoeningen te diagnosticeren, maar een definitieve bevestiging vereiste meestal het onderzoeken van hersenweefsel nadat een persoon was overleden. Echter, wetenschappers hebben onlangs ontdekt dat deze schadelijke eiwitklonters niet beperkt zijn tot de hersenen; ze hopen zich ook op in het perifere zenuwstelsel, inclusief de minuscule zenuwvezels die in de huid worden gevonden. Dit inzicht heeft de deur geopend naar minder invasieve tests, waardoor onderzoekers in staat zijn om deze ziektekenmerken bij levende patiënten te zoeken via kleine huidmonsters.

De uitdaging is echter geweest dat de hoeveelheid van dit toxische eiwit in de huid uiterst klein is, vaak te zwak om gezien te worden met standaard kleurmethoden. Om dit op te lossen, ontwikkelden onderzoekers een techniek genaamd een seed amplification assay. Stel je een enkele druppel inkt voor in een emmer water; het is bijna onzichtbaar. Maar als die druppel een substantie bevat die de hele emmer water in inkt kan veranderen, kun je het gemakkelijk detecteren. Dit is wat de assay doet: het neemt een klein stukje huid en biedt de juiste condities zodat eventuele bestaande toxische eiwitkiemen snel kunnen vermenigvuldigen, waardoor er een signaal ontstaat dat sterk genoeg is om te meten. Hoewel deze methode goed heeft gewerkt op verse of bevroren huidmonsters, bestaat er een enorme medische geschiedenis in de vorm van huidbiopten die zijn bewaard in een chemisch fixatiemiddel. Deze gefixeerde monsters zijn de standaard voor pathologielaboratoria, maar het was onduidelijk of het chemische proces dat wordt gebruikt om ze te conserveren, juist de kiemen zou vernietigen die onderzoekers hoopten te vinden.

Een team van onderzoekers zette zich af om deze vraag te beantwoorden door te testen of zij nog steeds de activiteit van deze eiwitkiemen konden detecteren in huidmonsters die waren gefixeerd met paraformaldehyde, het standaard conserveringsmiddel dat in ziekenhuizen wordt gebruikt. Ze verzamelden huidbioptsecties van levende patiënten die waren gediagnosticeerd met de ziekte van Parkinson, Lewybodydementie of multiplood systemisch atrofie, evenals van gezonde individuen. Het team paste een geoptimaliseerde versie van de amplificatietest toe op deze gefixeerde weefsels. Ze bevestigden eerst dat de toxische, gefosforyleerde vorm van het eiwit inderdaad aanwezig was in de zenuwvezels van de huid, verschijnend als rode signalen naast de groene contouren van de zenuwen. Vervolgens introduceerden ze de gefixeerde weefselmonsters in het reactiemengsel om te zien of ze het amplificatieproces konden triggeren.

De resultaten toonden aan dat het gefixeerde weefsel het vermogen behield om als een kiem te fungeren, hoewel het proces iets langzamer en minder intens was dan in vers weefsel. In deze specifieke patiëntengroep identificeerde de test succesvol de aanwezigheid van de toxische kiemen in 70 procent van de gevallen van Parkinson, 80 procent van de gevallen van Lewybodydementie en 80 procent van de gevallen van multiplood systemisch atrofie. Bij de gezonde controlegroep identificeerde de test 80 procent van de individuen correct als negatief, wat betekent dat de test hen niet ten onrechte als ziek had aangemerkt. De onderzoekers keken ook naar de vraag of de sterkte van het signaal van de test overeenkwam met hoe ziek de patiënten waren. Ze vonden dat een sterker signaal geassocieerd was met meer gevorderde stadia van motorische beperking, gemeten met een standaard beoordelingsschaal, maar het signaal vertoonde geen duidelijke link met cognitieve scores of de pure hoeveelheid eiwit die onder een microscoop zichtbaar was.

Deze studie demonstreert dat de chemische conservering van huidweefsel de biologische activiteit van de toxische eiwitkiemen niet uitwist. Dit is een belangrijke bevinding omdat het betekent dat de enorme archieven van gefixeerde huidbiopten die al in medische archieven zijn opgeslagen, nu opnieuw onderzocht kunnen worden met deze krachtige nieuwe tool. Het stelt wetenschappers in staat om twee verschillende soorten informatie te verkrijgen uit hetzelfde stuk weefsel: een visuele kaart van waar het eiwit zich bevindt en een functionele meting van hoe actief die eiwitten zijn. Hoewel de studie werd uitgevoerd op een geselecteerde groep patiënten en nog niet als een zelfstandige diagnostische test voor de algemene populatie kan worden gebruikt, bewijst het dat de methode werkt op gefixeerde monsters. Het vermogen om deze kiemen in behouden weefsel te detecteren biedt een nieuwe manier om de geschiedenis van deze ziekten te bestuderen en kan onderzoekers helpen beter te begrijpen hoe de pathologie zich verspreidt en evolueert in de loop van de tijd.