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Alzheimer-Diagnostik Das Vergessen im Blut finden – neuer Demenz-Test?

Redakteur: Christian Lüttmann

Ein Bluttest könnte in Zukunft noch mehr über den Gesundheitszustand verraten. So haben Empa-Forscher in einer Pilotstudie gezeigt, dass man an einer Blutprobe ableiten kann, ob ein Patient an einer beginnenden Demenz erkrankt ist. Dazu nutzten sie Rasterkraftmikroskopie zum Nachweis von Proteinablagerungen auf den Blutzellen.

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Rasterkraftmikroskopie-Aufnahme von Roten Blutzellen
Rasterkraftmikroskopie-Aufnahme von Roten Blutzellen
(Bild: Empa)

St. Gallen/Schweiz – Wann wird aus Unaufmerksamkeit und Vergessen eine ernsthafte Erkrankung? Bei Alzheimer ist es oft schwierig, den schleichenden Prozess der Krankheit frühzeitig zu erkennen und entsprechend einzugreifen. Bis nach dem ersten Verdacht Klarheit herrscht, müssen sich die Betroffenen zudem auf langwierige und aufwändige Prozeduren einstellen. Ein Team der Empa und des Kantonsspitals St. Gallen ist nun dabei, einen Bluttest zu entwickeln, der die Diagnose mittels Rasterkraftmikroskopie (AFM) ermöglichen soll.

Proteine in ihrer tatsächlichen Form erfassen

Am Anfang stand für den Physiker Dr. Peter Nirmalraj der Wunsch, das Krankheitsgeschehen von Alzheimer zu verstehen, um neue Wege in Diagnostik und Therapie zu ermöglichen. Einen Schritt weiter wäre man, wenn die genaue Rolle der Beta-Amyloid-Peptide und der Tau-Proteine entschlüsselt wäre, die im Zusammenhang mit der neurodegenerativen Krankheit stehen und mit der Bildung so genannter Plaques in Verbindung gebracht werden. Nirmalraj hatte sich daher vorgenommen, nicht nur die bloße Anwesenheit der verdächtigen Eiweiße zu registrieren, sondern auch ihre veränderbare Gestalt und Form sowie ihre Anzahl zu bestimmen.

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Gängige Methoden ermöglichen es zwar, die Gesamtmenge der beiden Eiweiße in Körperflüssigkeiten zu bestimmen. Allerdings erlauben es diese Techniken nicht, Unterschiede in der Gestalt und dem Zustand der Proteinansammlungen sichtbar zu machen. Der Forscher arbeitet darum an Technologien, die Beobachtungen im Nanometerbereich im Blut ermöglichen und dabei die Struktur und Morphologie der Eiweiße bewahren.

Gemeinsam mit Neurologen am Kantonsspital St. Gallen hat Nirmalraj nun eine erste Studie abgeschlossen. Für die Pilotstudie untersuchte er Blutproben von 50 Patienten und 16 gesunden Versuchspersonen. Mittels Rasterkraftmikroskopie analysierte der Empa-Forscher die Oberfläche von rund 1.000 roten Blutkörperchen pro Person, ohne Informationen über deren Gesundheitszustand zu kennen. „Nur so konnte garantiert werden, dass die Interpretation der Daten objektiv blieb“, sagt Nirmalraj.

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Behaarte Blutkörperchen

Der Empa-Forscher vermaß Größe, Struktur und Beschaffenheit von Protein-Ansammlungen, die sich auf den Blutkörperchen befanden. Nach Tausenden von roten Blutkörperchen erwartete das Team gespannt den Abgleich der Ergebnisse aus Nirmalraj's Zählungen mit den klinischen Daten der Neurologen. Und tatsächlich erkannten die Forscher ein Muster, das zum Krankheitsstadium der Versuchspersonen passt: Menschen, die an Alzheimer erkrankt waren, wiesen große Mengen von Proteinfasern aus Beta-Amyloid-Peptiden und Tau-Proteinen auf. Dabei konnten sich die Proteine zu Fasern von mehreren hundert Nanometern Länge zusammenfügen. Bei gesunden Personen oder jenen mit beginnenden Hirnleistungsstörungen zählte Nirmalraj hingegen lediglich wenige Fasern.

Damit sei die Machbarkeit einer Blutanalyse mittels AFM-Technologie erwiesen, wie der Empa-Forscher sagt. Dies hätte für die Diagnose deutliche Vorteile. „Sollte sich mit dieser Methode ein zuverlässiger Bluttest entwickeln lassen, bliebe Menschen mit Verdacht auf Alzheimer die unangenehme Punktion des Rückenmarkkanals erspart, um die Krankheit eindeutig diagnostizieren zu können“, gibt Nirmalraj ein Beispiel.

Bis ein einfacher Bluttest beim Arzt zur Verfügung steht, ist es allerdings noch ein weiter Weg. Als nächstes möchte das Team die Daten durch die Untersuchung einer größeren Zahl an Versuchspersonen in verschiedenen Krankheitsstadien mittels AFM und chemischen Analysen erhärten.

Originalpublikation: PN Nirmalraj, T Schneider, A Felbecker: Spatial organization of protein aggregates on red blood cells as physical biomarkers of Alzheimer’s disease pathology, Science Advances (2021), Vol 7, Issue 39; DOI: 10.1126/sciadv.abj2137

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