Proximity-extension dementia-panel in 41 brain disorders: a meta-analysis

Stel je je brein voor als een bruisende, technologisch geavanceerde stad. Binnen deze stad zijn miljarden kleine boodschappers (eiwitten) constant onderweg om boodschappen te bezorgen over wat er gebeurt in de straten, de gebouwen en de elektriciteitscentrales. Soms wordt de stad ziek. Misschien is er een gebouw aan het instorten (neurodegeneratie), of is er een rel in de straten (ontsteking). Wanneer dit gebeurt, verandert het gedrag van de boodschappers: sommigen rennen sneller, anderen stoppen met rennen, en anderen beginnen dingen te schreeuwen die ze nooit eerder hebben gezegd. Wetenschappers hebben ontdekt dat als ze deze boodschappers kunnen vangen en hun briefjes kunnen lezen, ze precies kunnen uitzoeken wat er mis is met de stad zonder de muren af te breken om naar binnen te kijken.

Lange tijd was de enige manier om deze boodschappers te vangen door diep in het centrale commandocentrum van de stad te gaan, het hersenvocht (liquor), wat als het belangrijkste rioolsysteem van de stad fungeert waar alle belangrijkste briefjes uiteindelijk terechtkomen. Maar een monster uit de diepte te halen is alsof je probeert een specifieke vis te vangen in een diepe, donkere oceaan—het is moeilijk, invasief en iets wat je niet wilt doen om alleen maar je gezondheid te controleren. Onlangs hebben wetenschappers een supergevoelig net ontwikkeld, een "proximity-extension assay" (PEA), dat 42 specifieke boodschappers tegelijkertijd kan vangen. Ze gebruikten dit net om aanwijzingen te vinden voor drie belangrijke soorten "instortingen van de stad" in het brein: Alzheimer, frontotemporale dementie en dementie met Lewy bodies. Maar de grote vraag is: praten deze 42 boodschappers alleen over die drie specifieke rampen, of schreeuwen ze ook over andere problemen zoals beroertes, depressie of infecties? En kunnen we hen net zo duidelijk horen vanaf het oppervlak van de stad (bloed) als vanuit het diepe riool (hersenvocht)?

Dit is precies wat een enorm team van onderzoekers van over de hele wereld wilde ontdekken in een nieuwe studie. Ze keken niet naar slechts één stad; ze verzamelden gegevens van 65 verschillende onderzoeksgroepen, die een enorme hoeveelheid van 20.576 monsters beslaan van mensen met 41 verschillende hersen- en mentale gezondheidstoestanden. Het is alsof ze een gigantische, wereldwijde kaart hebben gebouwd van hoe deze 42 boodschappers zich gedragen bij elk denkbaar probleem in het brein.

Dit is wat zij ontdekten:

De boodschappers zijn overal
Het team ontdekte dat de 42 boodschappers die ze volgden niet alleen fluisterden over Alzheimer of de andere twee vormen van dementie. Ze schreeuwden over bijna alles. Toen ze naar de gegevens keken, zagen ze dat deze eiwitten significant veranderden in condities variërend van de ziekte van Parkinson en multiple sclerose tot depressie, angst en zelfs infecties zoals de ziekte van Lyme.

Denk aan het als een brandalarm. De onderzoekers dachten dat deze 42 sensoren specifief ontworpen waren om "Alzheimer-branden" te detecteren. Maar ze kwamen erachter dat dezelfde sensoren ook afgaan voor "Parkinson-branden", "Depressie-branden" en "Infectie-branden". Sommige boodschappers, zoals één genaamd DDC, renden consequent sneller (opgereguleerd) telkens wanneer er een bewegingsstoornis was, zoals bij Parkinson. Anderen, zoals WIF1, vertraagden consequent (gedownreguleerd) bij condities die te maken hebben met het immuunsysteem of schade aan de witte stof. Dit suggereert dat hoewel deze markers geweldig zijn in het opsporen van problemen in het brein, ze niet altijd uniek zijn voor slechts één specifieke ziekte. Ze zijn meer een algemene "Er is iets mis in de stad"-sirene dan een specifiek "Er is brand in Gebouw A"-alarm.

Het diepe riool versus de oppervlaktestraten
Een van de meest interessante delen van de studie was het vergelijken van de berichten gevonden in het hersenvocht (het diepe riool) versus het bloed (de oppervlaktestraten). Je zou denken dat als een boodschapper in het riool schreeuwt, hij in de straten hetzelfde zal schreeuwen. Maar de onderzoekers ontdekten dat dit niet altijd waar is.

In ongeveer de helft van de gevallen deden de boodschappers in het bloed precies het tegenovergestelde vergeleken met het hersenvocht. Bijvoorbeeld, een boodschapper genaamd CCL11 rende bijvoorbeeld razendsnel in het hersenvocht van mensen met bepaalde rugpijncondities, maar in hun bloed was hij juist stil. De auteurs suggereren dat dit kan komen omdat de "stadsmuren" (de bloed-hersenbarrière) fungeren als een filter, die sommige dingen doorlaten terwijl ze andere blokkeren, of omdat de boodschappers lokaal in de hersenen worden gemaakt en niet alleen vanuit de rest van het lichaam naar binnen drijven.

Dit is een cruciale bevinding omdat het betekent dat we niet zomaan kunnen aannemen dat een bloedtest hetzelfde verhaal zal vertellen als een hersenvochttest. Soms vertelt het bloed een ander verhaal, of een veel stiller verhaal.

Het grote plaatje
De studie presenteerde niet alleen cijfers; het bouwde een gigantische, interactieve kaart (een website genaamd "mybiomarkers") die iedereen kan gebruiken om deze bevindingen te verkennen. Ze bevestigden dat de 42 markers inderdaad krachtige instrumenten zijn om onderscheid te maken tussen verschillende soorten dementie, maar ze onthulden ook dat deze markers deel uitmaken van een gedeelde biologische taal die het brein gebruikt om te reageren op veel verschillende soorten stress.

De onderzoekers benadrukken voorzichtig dat dit niet betekent dat we nog een magische kuur of een perfecte diagnostische test hebben. Ze wijzen erop dat sommige patiëntengroepen klein waren en dat de gegevens rommelig kunnen zijn. Echter, door al deze condities samen te bekijken, hebben ze ons laten zien dat de reactie van het brein op letsel en ziekte verrassend vergelijkbaar is over de hele linie. Het is alsof je beseft dat of een stad nu wordt getroffen door een aardbeving, een overstroming of een rel, de noodboodschappers allemaal in vergelijkbare patronen beginnen te rennen.

Kortom, dit artikel vertelt ons dat de "noodsignalen" van het brein complex en gedeeld zijn. Hoewel we deze signalen kunnen gebruiken om specifieke ziekten te helpen diagnosticeren, moeten we voorzichtig zijn met de aanname dat een signaal in het bloed hetzelfde is als een signaal in het hersenvocht. Het brein is een complexe stad, en het begrijpen van haar boodschappers vereist dat we naar de hele kaart kijken, en niet alleen naar één buurt.