Biomedische ingenieurs van Duke hopen dat een nieuw apparaat de biomarker van Alzheimer kan detecteren
Datum gepubliceerd:
DURHAM – Biomedische ingenieurs van Duke University hebben een nieuw beeldapparaat ontworpen dat zowel de dikte als de textuur van de verschillende lagen van het netvlies aan de achterkant van het oog kan meten. De vooruitgang zou kunnen worden gebruikt om een biomarker voor de ziekte van Alzheimer te detecteren, wat mogelijk een wijdverbreid waarschuwingssysteem voor de ziekte zou kunnen bieden.
De resultaten verschijnen online in het tijdschrift Scientific Reports.
“Eerder onderzoek heeft een dunner worden van het netvlies bij Alzheimerpatiënten gezien, maar door een lichtverstrooiingstechniek aan de meting toe te voegen, hebben we ontdekt dat de laag van de retinale zenuwvezels ook ruwer en meer ongeordend is”, zegt Adam Wax, professor aan de Universiteit van Alzheimer. biomedische technologie bij Duke. "Onze hoop is dat we dit inzicht kunnen gebruiken om een eenvoudig en goedkoop screeningsapparaat te creëren dat niet alleen verkrijgbaar is bij uw arts, maar ook op plaatsen zoals uw plaatselijke apotheek."
Diagnoses van de ziekte van Alzheimer worden momenteel pas gesteld nadat een patiënt symptomen van cognitieve achteruitgang begint te vertonen. Zelfs dan is de enige manier om definitief vast te stellen dat Alzheimer de oorzaak was, dure MRI- en PET-scans of autopsie. Maar als de voortgang van de ziekte kan worden gestopt door middel van vroege interventies zoals medicijnen en mentale oefeningen, kunnen patiënten een sterk verbeterde levenskwaliteit hebben. Dit is de reden waarom onderzoekers op zoek zijn naar biomarkers die kunnen worden gebruikt als vroege waarschuwingssignalen voor de ziekte.
Eén zo’n potentiële biomarker is afkomstig van het netvlies, dat letterlijk een verlengstuk is van de hersenen en onderdeel van het centrale zenuwstelsel. Eerder onderzoek heeft aangetoond dat de ziekte van Alzheimer structurele veranderingen aan het netvlies kan veroorzaken, met name een dunner worden van de binnenste lagen van het netvlies.
"Het netvlies kan gemakkelijk toegang bieden tot de hersenen, en het dunner worden ervan kan wijzen op een afname van de hoeveelheid zenuwweefsel, wat kan betekenen dat de ziekte van Alzheimer aanwezig is", aldus Wax.
Andere ziekten zoals glaucoom en de ziekte van Parkinson kunnen echter ook een verdunning van het netvlies veroorzaken. Inconsistente testresultaten kunnen ook voortkomen uit verschillen tussen de machines die het meest worden gebruikt voor dit soort metingen, optische coherentietomografie (OCT)-apparaten, en de manier waarop onderzoekers deze gebruiken.
In het nieuwe artikel laten Wax en zijn afgestudeerde student Ge Song zien dat de bovenste laag neuronen in het netvlies van een muismodel voor de ziekte van Alzheimer een verandering in hun structurele textuur vertoont. Gecombineerd met gegevens over de veranderingen in de dikte van deze laag zou de nieuwe meting een gemakkelijker toegankelijke biomarker voor de ziekte van Alzheimer kunnen blijken te zijn.
“Onze nieuwe aanpak kan de ruwheid of textuur van de zenuwvezellaag van het binnenste netvlies meten”, zegt Song. "Het kan een snelle en directe manier bieden om structurele veranderingen te meten die worden veroorzaakt door de ziekte van Alzheimer, wat een groot potentieel heeft als biomarker voor de ziekte."
OCT is het optische analoog van echografie. Het werkt door lichtgolven naar weefsels te sturen en te meten hoe lang het duurt voordat ze terugkomen. Hoewel het een uiterst bruikbare beeldvormingstechniek is die vaak wordt gebruikt om een breed scala aan diagnoses te stellen, kent deze ook beperkingen.
Om meer gegevens te verzamelen, hebben Wax en Song een meting toegevoegd, genaamd hoek-opgeloste lage-coherentie-interferometrie (a/LCI), die de hoeken van het verstrooide licht gebruikt om meer informatie te verzamelen over de structuur van het weefsel. Door de twee metingen te combineren, kunnen de onderzoekers zowel de dikte als structurele informatie over elke laag van het netvlies extraheren.
“De a/LCI-metingen vormen een aanvulling op de diktemetingen om de potentiële bruikbaarheid van meer kwantitatieve biomarkers voor de ziekte van Alzheimer te verbeteren,” aldus Song. “Met alleen OCT kun je geen textuur- en structurele informatie over het netvlies krijgen. Je hebt beide beeldvormende modaliteiten nodig. Dat is de belangrijkste innovatie.”
De onderzoekers werken er nu aan om deze extra mogelijkheid op te nemen in een goedkoop OCT-systeem dat Wax ontwikkelt via een spin-offbedrijf genaamd Lumedica. Terwijl traditionele OCT-machines meer dan 60 pond wegen, een heel bureau in beslag nemen en ergens tussen de $50.000 en $120.000 kosten, weegt het ontwerp van Wax vier pond, is ongeveer zo groot als een lunchbox en zal, verwacht Wax, verkocht worden voor minder dan $15.000.
De sleutel tot het ontwerp van Wax is een 3D-geprint onderdeel dat symmetrie gebruikt om mechanische inconsistenties te compenseren die bij traditionele OCT-apparaten kunnen ontstaan vanwege kleine dingen als een subtiele temperatuurverschuiving. Song heeft ook gewerkt aan een 3D-geprint roterend prisma, waardoor de a/LCI het hele netvlies kan scannen.
"We zijn enthousiast omdat dit onderzoek een nieuwe manier laat zien om goedkope OCT-technologieën te gebruiken, naast het simpelweg screenen op traditionele netvliesziekten", aldus Wax. "Als we deze apparaten kunnen gebruiken als een venster op vroege tekenen van neurodegeneratieve ziekten, kunnen we mensen misschien helpen een vroegtijdig interventiebehandelingsprogramma te starten voordat het te laat is."
Dit onderzoek werd ondersteund door de National Institutes of Health (R21AG056245, P30EY005722).
CITATIE: “Multimodale coherente beeldvorming van retinale biomarkers van de ziekte van Alzheimer in een muismodel”, Ge Song, Zachary A. Steelman, Stella Finkelstein, Ziyun Yang, Ludovic Martin, Kengyeh K. Chu, Sina Farsiu, Vadim Y. Arshavsky, Adam Wax . Wetenschappelijke rapporten, 13 mei 2020. DOI: 10.1038/s41598-020-64827-2.
Originele artikelbron: WRAL TechWire