雑誌に掲載された最近のレビューでは 環境インターナショナル研究者らは、従来の診断技術に対する廃水ベースの疫学 (WBE) の利点について議論しています。後者は高価で侵襲的なことが多いです。 次に、バイオマーカーおよび末梢体液に基づくアルツハイマー病診断という比較的新しい分野の研究、これらの検出アプローチを既存の WBE プラットフォームに統合する可能性、およびこれらの統合を実装する際に現在直面している課題を調査します。
勉強： アルツハイマー病の尿バイオマーカー: 廃水ベースの疫学の新たな機会? 画像クレジット: Avigator Fortuner / Shutterstock
アルツハイマー病研究の進化
アルツハイマー病 (AD) は、脳細胞内およびその周囲にタンパク質 (特にアミロイドとタウ) が異常に蓄積し、進行性の認知機能が低下することを特徴とする神経変性疾患です。 これは重度の衰弱性疾患であり、認知症の最も一般的な原因であり、65 歳以上のヒトでは 5 番目に致死性の高い慢性疾患です。
驚くべきことに、世界的なアルツハイマー病の発生率は急速に増加しており、1990年から2019年までの30年足らずで2倍以上に増加していることが研究で明らかになっている。臨床的および経済的予測モデルは、2050年までに1億1,400万人から1億5,200万人の患者が増加すると推定している。認知症に関連した経済的損失は2.8兆米ドルをはるかに超えると予測されています。
アルツハイマー病は本質的に多因子性であり、遺伝的変数と環境変数の組み合わせがこの状態を引き起こすと考えられています。 残念ながら、これがADの診断を複雑にし、大部分の症例が検出されないか、検出が遅すぎます。 従来の診断アプローチには、磁気共鳴画像法 (MRI) および陽電子放出断層撮影法 (PET) スキャンの使用が含まれます。 これらの技術は高価で、特殊な機器と専門知識が必要で、スウェーデンでは 753 ユーロ以上、ドイツでは 649 ユーロ以上、アメリカでは 8,400 米ドル以上かかると報告されています。
より安価なアルツハイマー病の診断方法は存在しますが、多くの場合、侵襲性の高い外科的処置が必要になります。 これらの問題は、あらゆる種類のアルツハイマー病や認知症の診断に必要なリソースが不足していることが多い低中所得国（LMIC）でさらに悪化します。 最近の AD 診断研究は、これらの課題を克服するために、血液、尿、唾液などの生体液を使用する非侵襲性または低侵襲性の診断技術を使用することに焦点を当てています。 これらの生体液内のバイオマーカー濃度は、特に機械学習やその他の人工知能モデルを使用して分析した場合、外部から観察可能な症状が出現するずっと前にアルツハイマー病を検出できることが示されており、これらの新しいアプローチの採用がさらに促進されています。
しかし、さらに前進できたらどうなるでしょうか?
世界保健機関（WHO）がアルツハイマー病対応計画に伴うより良い予防努力と資源管理を促進するための集団レベルの診断およびリスク評価アプローチの開発を推奨したことを受けて、最近の研究では末梢生体液、特に尿内容物の可能性が調査されています。 AD管理で。
ごく最近では、下水ベースの疫学 (WBE) が、下水中の化学物質とバイオマーカーの特性評価と定量化を利用した地域規模の健康監視ツールとして研究されています。
WBE の実装はどの段階にあるのでしょうか?
WBE は 1954 年により原始的な形で初めて報告され、現在の方法論は 2001 年に確立されたにもかかわらず、WBE の実施は依然として主に重症急性呼吸器症候群コロナウイルスを引き起こすコロナウイルス感染症 2019 (COVID-19) などの病原性疾患のモニタリングの検出に限定されています。 2 (SARS-CoV-2)。 残念ながら、世界の死亡率の大部分である慢性の非感染性疾患（年間死亡者数4,100万人が年間死亡率の74％に相当）を監視するWBEの導入は非常に限られています。
心強いことに、その限られた情報は有望である。これまでの下水由来のプロテオミクス分析により、心血管疾患（CVD）、がん、プレセニリン経路、ハンチントン病、そして潜在的にはアルツハイマー病に関連するバイオマーカーが同定されている。 これは、慢性疾患バイオマーカーを既存の WBE プラットフォームに大規模に統合することで、人命と世界経済に大幅な節約をもたらす可能性があることを示唆しています。
では、なぜ大規模な導入が進まないのでしょうか?
慢性疾患バイオマーカー分析を WBE インフラストラクチャに人口規模で導入するには、まず特定の課題を克服する必要があります。 まず、内因性バイオマーカー濃度の影響や、それらと疾患リスクとの相関関係はわかっていません。 これまでの研究では、リスク関連バイオマーカーが特定されただけであり、定量化されていませんでした。
第二に、普遍的に検証された集団パラメータマーカーが欠如しており、ましてや廃水流では、（第三に）廃水混合物の複雑なマトリックスによりバイオマーカー濃度が極度に低くなることが予想されます。 現在の技術的限界により、複数の病気の地域レベルのリスクを評価するさまざまなバイオマーカーの検出、ましてや定量化が妨げられる可能性があります。
これらの課題を克服するために、少なくともアルツハイマー病のリスク評価に関して科学者は何をしなければならないでしょうか?
研究者らは、アルツハイマー病に関連する多くのタンパク質バイオマーカーを特定しました。 これらには、症状の病理学的メカニズムに直接関与することが知られている AB、タウ、AD7C-NTP などのRNA、BDNF-AS、BACE1-AS、MAGI2-AS3、RMRP、EBF3 などの長い非コード RNA (LncRNA) が含まれます。 -として。 LncRNA は、機能的なタンパク質をコードしていないにもかかわらず、エピジェネティックな機能を果たす魅力的なクラスの大型 RNA 分子です。
酸化ストレスや神経伝達物質の調節異常を測定するメカニズムを導入すれば、アルツハイマー病やその他の多くの疾患のリスク評価における有効な証拠として役立つ可能性があります。
「…ハイブリッド四重極直交飛行時間型質量分析計（UPLC-Q-TOF/MS/MS）と組み合わせた超高性能液体クロマトグラフィーなど、臨床現場で成功を収めている高度な分析技術がこれらの課題の解決策として提案されています。 )、キャピラリー電気泳動飛行時間型質量分析法 (CE-TOF-MS)、マイクロ流体工学ベースの分離法、SIMOA、抗体、またはアプタマーベースのバイオセンサー。
参考雑誌:
- アルメンタ＝カストロ、A、ヌニェス＝ソト、MT、ロドリゲス＝アギヨン、KO、アグアヨ＝アコスタ、A、オエルビデス＝ムニョス、MA、スナイダー、SA、バルセロ、D、サタシヴァム、J、ローラー、J。 、ソーサ・ヘルナンデス、JE、およびグレープ・サルドバー、R. (2024)。 アルツハイマー病の尿バイオマーカー: 廃水ベースの疫学の新たな機会? 環境インターナショナル、 184108462、DOI – 10.1016/j.envint.2024.108462、 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0160412024000485
1708304231
#廃水の手がかりはアルツハイマー病の検出に革命をもたらす可能性がある
2024-02-19 00:15:00