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Desarrollando una “huella dactilar” pruebe que podría diagnosticar a Alzheimer temprano

Thought LeadersDr. Cynthia McMurraySenior ScientistLawrence Berkeley National Laboratory

En esta entrevista, hablamos al Dr. Cynthia McMurray sobre ella la última investigación en enfermedad de Alzheimer y cómo ella ha desarrollado una técnica de la “huella dactilar” que puede ayudar a diagnosticar a Alzheimer antes de que los síntomas comiencen a aparecer.

La enfermedad de Alzheimer se ha estimado para ser la causath de cabeza 6 de la muerte en los E.E.U.U. y también afecta a millones de gente por todo el mundo cada año. ¿Qué inspiró su última investigación en enfermedad de Alzheimer?

Alzheimer es uno de los problemas graves en el mundo y el 2% de americanos serán afectados en la década que viene próxima. Va solamente a conseguir exponencial peor porque no tenemos ninguna manera de descubrirla. Ése es una de las razones que estoy muy interesado. No hay tampoco terapéutica o las maneras de descubrir a Alzheimer y allí no son ninguna genética que va con ella. Es un misterio grande.

¿Así pues, me preguntaba cuál es él que los amarres esta gente junto? ¿Cuándo nosotros no conocemos cualquier cosa sobre él, cómo abordamos el problema? Quise observar si podríamos descubrirlos observando si eran químicamente semejantes. La química es fisiología. Así pues, si usted trata alguien, usted se está aprovechando de su química. Mi idea era; ¿hay las características compartidas substancia química en poblaciones grandes de los pacientes de Alzheimer, y nos darían indicación de cómo puede ser que respondan a la terapéutica?

¿Cuál es el curso actual de la investigación y del tratamiento para esta condición? ¿Hay limitaciones a esto? ¿Si es así cuáles son ellos?

No hay tratamientos para Alzheimer. Que mucho es simple. Ha habido alrededor 150 falló juicios clínicas a lo largo de los años. Un anticuerpo para la enfermedad de Alzheimer se ha desarrollado recientemente que ha sido aprobada por el FDA, pero si va a ser efectivo o no, es no entendible.

Una de las avenidas que pensamos que esta tecnología será beneficiosa para es terapéutica. Esperamos que el algoritmo de la predicción pueda no sólo definir a pacientes, pero que ayude a predecir a grupos terapéuticos.

Incluso si no conocemos nada, podemos utilizar esta técnica para seguir el curso de la enfermedad y de la recuperación por los agentes terapéuticos. Puede ser que poder predecir una nueva ventana del tratamiento. En el momento que, nadie sabe realmente cuándo comenzar a tratar a un paciente y cuándo pararla. Una dimensión de esto sería muy beneficiosa.

Actualmente, incluso si podemos apenas determinar alguien como paciente de un Alzheimer, eso es una ventaja al paciente y a su familia. Pueden proyectar y pensar en cuidadores importantes. Los pacientes pueden comenzar a ir en los regímenes dietéticos que pudieron ayudarles. Hay muchas ventajas a saber.

Enfermedad de Alzheimers

Haber de imagen: Orawan Pattarawimonchai/Shutterstock.com

Actualmente, el diagnóstico de la enfermedad de Alzheimer en sus primeros tiempos es muy difícil. ¿Por qué es esto y cuál son las ventajas de poder descubrir esta enfermedad temprano?

Generalmente, es porque los signos se consideran que son muy suaves. Falta de memoria de la toma. Usted tiene probablemente un pariente olvidadizo. Éstos son apenas fenotipos normales de una persona. Es muy duro decir que es únicamente Alzheimer.

Otra característica de Alzheimer es los péptidos beta. En gente normal, dos tipos forma. Uno es la forma mala, y uno es la mejor forma. Porque forman en individuos normales también, incluso los agregados beta o los complejos beta no se pueden utilizar como indicadores definitivos. Las tomas de Alzheimer alrededor 11 años a comenzar mensurable a expresar fenotipos. Ese primero tiempo es muy difícil. No quiero decir imposible, pero el poder predecirlo sería enorme.

Debido a su dificultad en capacidades de la detección temprana y de la predicción, la terapéutica que se convierte para la enfermedad de Alzheimer también está probando desafiar. ¿Cómo podía su nueva investigación ayudar a cambiar esto?

Qué estamos intentando hacer es ver si podemos encontrar a los pacientes que son químicamente semejantes. Es la idea que cada célula tiene una firma, y la enfermedad tiene una firma. Quizás algunas personas son químicamente semejantes y pudieron formar a un grupo.

Cuando usted toma algo como Alzheimer, cuyo usted no conoce los fundamentos, usted está hablando de una población enorme de individuos. No hay manera de tratar a todos esos millones de gente la misma manera cuando usted ni siquiera conoce cuáles es.

Ella podría toda tener diversas mutaciones y sus sistemas son combinatorios. La idea que de alguna manera una talla única llegue a ser muy inútil. Esa idea es útil si usted tiene una mutación sabida, pero con algo como Alzheimer, usted apenas está disparando en la oscuridad. Usted tiene que encontrar las maneras de abordar el problema que son diferentes y no puede confiar en técnicas más estándar.

Una de las soluciones mas comunes es revelado del biomarker. Los Biomarkers son lo que espera todos tener - una molécula que cambia con la enfermedad y puede ser seguida. Eso no ha sido determinado acertado en las enfermedades donde usted no conoce los orígenes de la enfermedad. El biomarker podría ser diferente de personal, y este método no es a menudo útil.

Nuestro método le da una característica de la firma de usted o de su estado de la enfermedad. No es un biomarker. Fourier transforma dimensiones (FTIR) del infrarrojo todas las moléculas en la célula. Estas cosas son tan ultrasensibles, eso que la suma de decenas de miles de moléculas en cada célula le da la firma. Cada célula tiene algo de la misma química, pero él no se pone junto la misma manera.

Así pues, por ejemplo, dos productos del gen en una célula pueden obrar recíprocamente con proteínas ligeramente diversas y por lo tanto dan un poco una diversa señal. Aunque tienen la misma química básica en su ambiente, reaccionan diferentemente.

Ésta es una técnica integrada, que es un método mucho mejor para observar estados. No somos siguientes una molécula en esa célula, nosotros estamos observando esta firma integrada que nos informe el promedio de lo que está haciendo esa célula. Si está en la categoría de la enfermedad, es una firma de la enfermedad. Tiene una ventaja grande a este respecto.

¿Puede usted describir cómo usted realizó su última investigación en phenotyping y enfermedad de Alzheimer espectrales?

Es un método de cómputo. Tomamos las células y las exploramos con la luz, irradiándolas con la luz natural para hacerlas excitamos. Las células reaccionan a la luz y vibran de cierta manera. Entonces cerco esa información. Todos de las vibraciones es una frecuencia y esas diversas señales todas se capturan juntas.

Construimos el algoritmo para tomar estas señales y para salir con una firma. Es una recogida de datos simple de un microscopio, que pasa a una computador. Las tomas de la computador que la información, hace cierta manipulación y cálculo, y suben con una señal.

Concepto de célula phenotyping por la espectroscopia infrarroja

Haber de imagen: Un biomarker espectral infrarrojo predice exacto la clase neurodegenerative de la enfermedad en ausencia de síntomas públicos

¿Qué usted descubrió?

Uno de los problemas reales con enfermedades neurológicas es que nadie puede donar su cerebro cuando están activos. La idea que usted podría utilizar una célula sustituta que es fácilmente accesible, era una ventaja enorme. No tuvimos que utilizar el tejido, necesitamos solamente a algunas células epiteliales de ellas y podríamos vigilar qué entraba conectado en el cerebro.

Aunque las células epiteliales no son neuronas, tienen la misma genética que el paciente. Responden de su propia manera así que pueden marcar el siguiente de la enfermedad. No estamos aprendiendo cualquier cosa sobre la función de la neurona, pero actúa mientras que un marcador y estas células pueden informarnos sobre la progresión de lo que estamos buscando.

Para poder encontrar que es una gran cosa. Una de las ideas a menudo equivocadas sobre esta tecnología es que usted la utiliza como patología. Mientras que podríamos hacer eso, esto es inútil en ese escenario. Quisimos hacer algo muy a principios de en un paciente vivo de modo que hubiera una ocasión de hacer algo. Éste no es algo que va a tomar el lugar de la patología o algo similar. Es simple un método para determinar a principios de si usted está en un grupo de la enfermedad. Pienso que estas cosas tienen gran potencia si están utilizadas en las poblaciones grandes, que estamos intentando ahora hacer.

Se utilizan las aproximaciones a menudo biomarker-céntricas al estudiar enfermedades incluyendo la enfermedad de Huntington. ¿Qué es significada por una aproximación biomarker-céntrica y porqué no eran esta aproximación aplicables a la enfermedad de Alzheimer?

Huntington es probablemente el caso clásico de un único defecto de gen. Estudiamos Huntington sobre todo por esa razón. Sabemos que no hay otra causa de la enfermedad excepto esta una cosa. Ése es el caso ideal de un biomarker. Usted puede explorarlo, usted conoce cuáles es el gen, y usted puede informarlo inmediatamente.

Éste es el caso para muchas enfermedades mutación-basadas. Usted puede revisar para la mutación, y actúa como biomarker simple.

El segundo nivel de biomarkers apenas no está teniendo un gen, sino algo que usted observe a lo largo del curso de la vida de un paciente. Por ejemplo, en cánceres, muchas veces usted puede tomar en un par de genes que parezcan subir y hacia abajo con los cánceres. Se siguen esas señales. Aunque no son la mutación real, ése es el biomarker más común.

Sin embargo, usted no puede escoger un pequeño grupo de genes y decirle conozca la enfermedad. Esos genes nunca son únicos a la enfermedad. Pueden ser indicadores, y pienso que eso es muy potente, pero no son bastante buenos. Usted puede ser que reconozca que éste es un gen que se ha visto en otros cánceres, pero que no significa mucho a largo plazo.

Por ejemplo, si usted puede medir los 13.000 genes y todos los productos del empalme y todas las cosas que intento de la gente a hacer con los transcriptomes, usted puede ser que pueda teóricamente encontrar algo. Pero en realidad, usted nunca puede. Toda clase de fisiología entra la expresión génica y necesariamente no se captura todo en encontrar algunos genes que parezcan ser biomarkers.

Nuestro método puede ocurrir temprano y ofrecer una huella dactilar totalmente única a esas células y enfermedades. Le está informando sobre el estado algo. Podemos hacer esto para los cánceres o cualquier enfermedad, no apenas Alzheimer. Nos hemos centrado en el cerebro porque estoy interesado en ése, y es el área más difícil.

¿Cómo su investigación no sólo ayudará a progresar los esfuerzos de investigación y los nuevos tratamientos pero también a perfeccionar la calidad de vida para los pacientes que sufren de la enfermedad?

Si usted tiene un diagnóstico precoz, usted tiene la vida del paciente para imaginar una opción. Ahora, no hay terapéutica y así que no tenemos eso a confiar conectado. Si sabemos que usted es el paciente de un Alzheimer antes de que usted comience realmente a desarrollar síntomas severos, después usted puede proyectar y su familia puede proyectar.

Alzheimer puede ser influenciado por dieta y forma de vida. El inicio de la enfermedad y de su severidad se puede modular a veces ligeramente. Hay muchas ventajas a las familias que soportan la carga, pues les permite estructurar sus vidas o sus finanzas. Y para el paciente, puede haber un tratamiento abajo del camino, en este caso dirigiría al paciente a la terapéutica.

La espectroscopia infrarroja (IR) se utiliza en una variedad de campos científicos incluyendo agricultura, ciencias materiales, y geologías. Sin embargo, es bastante impopular dentro de la comunidad de la ciencia médica. ¿Por qué esto y usted espera esa su investigación destacará las muchas aplicaciones del IR, potencialmente está animando a otras personas a utilizarla también?

Hay dos razones por las que. Primero, se ha utilizado en agricultura y otras áreas porque nada consigue cambiada. Es un método de detección y trabaja bastante bien. En el sector médico, un clínico tiene que utilizarlo para hacer una diagnosis. Eso es una curva de aprendizaje. Los clínicos necesitan, como grupo, la sensación que pueden contar en esto como técnica.

El segundo es ése con la complejidad de seres humanos, él no era pensó necesariamente que el IR podría tomar estas clases de diferencias. Ciertamente tenemos que hacernos la pregunta porque hemos utilizado la prueba de los experimentos del principio cuando vamos a los millares de pacientes. Ahora, parece como no importa cómo mucho nosotros está amplificando el número de grupo, nosotros puede todavía ver esto. Vamos a necesitar las poblaciones grandes. Hay esta idea que la complejidad de los seres humanos puede interferir con esto.

Una de las otras entregas que la pregunta de la gente es cómo usted puede utilizar este método para cada enfermedad. Pero las unidades vibratorias son tan sensibles que suben con su propia unicidad. ¿Otra pregunta es, puede usted informar cada enfermedad aparte de uno a? Para cada nueva enfermedad que lo hagamos, los trazamos siempre en el mismo gráfico. Ahora tenemos una separación hermosa, sin ningún recubrimiento en las enfermedades ellos mismos. Todas forman a su propio grupo. No tenemos ninguna idea hasta que cerco datos qué va a suceso para todas las enfermedades o aún todas las enfermedades neurológicas.

¿Qué otra investigación necesita ser realizada antes de que esta técnica pueda ser aplicada dentro de una fijación médica?

Subimos con un método de cómputo para hacer esto. No tomábamos pruebas fisiológicas o cualquier cosa sobre estos pacientes. No tuvimos que conocer cualquier cosa sobre la muestra. Ésa es una ventaja de esta aproximación.

Construimos este algoritmo para hacer esto y hay maneras de perfeccionar el algoritmo. El es lo que ahora estamos haciendo, intentando pasar a través de cada parte de cómo hacemos el cálculo y vemos si podemos hacerlo mejor y refinar los métodos.

También estamos intentando hacer una cierta visualización. La técnica sí mismo no se limita a los usos médicos en absoluto. Una de las cosas que estamos buscando, por ejemplo, está cortando el cerebro. Diga que queremos saber si algo tiene una enfermedad, cuál está en la enfermedad, y cuál está siendo afectado. Podemos entrar, por ejemplo, un ratón y cortar sus cerebros. Podemos explorar el cerebro entero y ver los cambios químicos en todas las células. Podemos determinar qué está continuando, por ejemplo, podríamos determinar que un grupo determinado de células está cambiando. Entonces podríamos sacar esas células y hacer más pruebas sofisticadas. Esto es una manera realmente buena de intentar mirar cosas.

En desordenes neurológicos, usted consigue solamente los cerebros de la gente en el final de su vida.  Resulta que si usted está observando al principio, usted pudo encontrar que las regiones del cerebro afectado en 90 o 80 son en absoluto donde comenzó. Puede ser que haya comenzado en un diverso lugar entero y puede cambiar en un cierto plazo. Estamos esperando aprender más sobre la biología de estas enfermedades haciendo estas otras clases de técnicas.

Enfermedad de Alzheimers

Haber de imagen: BlurryMe/Shutterstock.com

¿Usted cree eso con la investigación continuada en espectral phenotyping lo podría potencialmente ser aplicado a otras enfermedades del misterio?

Puede ser aplicado a cualquier enfermedad. ¿La pregunta se convierte, cómo discrimina entre ellos? Pienso que no hay duda que todas estas cosas tienen firmas.

Diga algo a estrenar surgida en alguien. Podríamos informar si entró en una categoría para una enfermedad, y si era diferente de mando. Observamos para ver quién es como ese principio y uso que como nuestro poste indicador. Si teníamos un paciente a que conocemos éramos afectados, y un mando comparar a, podríamos informar al paciente si entraron en un grupo sin conocer cuáles era la enfermedad.

En términos de enfermedades sabidas, pienso que somos bastante capaces de hacer casi cualquier cosa. Una de las enfermedades que estoy realmente interesado en hacer es esquizofrenia. Quisiera observar las clases de cosas que son difíciles de diagnosticar. Pienso que es donde esta técnica va a tener valor real. Nadie sabe si usted va a conseguir esquizofrenia, usted la desarrolla en un cierto plazo hasta que se convierta en un problema evidente. Un diagnóstico precoz para esto sería increíble.

¿En un mundo donde mucha atención científica y médica actual se está prestando a COVID-19, por qué todavía está igualmente como importante aumentar la percatación para otras enfermedades tales como Alzheimer?

No pienso que COVID se está llevando de la percatación de Alzheimer. Pienso que Alzheimer está aquí tirante - es el problema de salud más grande de los E.E.U.U. e incluso excede COVID-19. COVID-19 es crítico ahora porque es transmisible. No cuida sobre quién usted es, él apenas le consigue. Pero hay los pacientes de más Alzheimer que hay COVID.

COVID es una crisis, un problema agudo que tengamos que tratar de ahora. Alzheimer es más de un problema crónico que continúe todo el tiempo. El número de los pacientes de Alzheimer es mundial tan enorme, de que no pienso que COVID obscurecería repentinamente todo el interés en Alzheimer. Es apenas un uso muy diverso y es algo que necesitamos ahora hacer para la gente.

¿Cuáles son los pasos siguientes para usted y su investigación?

Qué estamos intentando hacer después es hace esta tecnología una prueba sólida. Mi visión para el futuro es tener una prueba biológica usable que los clínicos quieran utilizar.

Quisiera ver estas pruebas hechas para cada paciente, y para que sean registrados en un archivo clínico.

Hay toda clase de casos adonde los pacientes van a los médicos y dicen, “bien, yo está teniendo estos síntomas, yo es quizá éste.” Esta manera, toda esta información es allí volver y observar. Si se establece, la terapéutica va a ser realmente importante.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

Sobre Cynthia McMurray

Cynthia McMurray estudia la progresión biológica de enfermedades neurodegenerative, tales como enfermedad de Huntington y enfermedad de Alzheimer, investigando cambios en metabolismo del cerebro, daño de la DNA, y otros indicadores celulares.El Dr. Cynthia McMurray

Emily Henderson

Written by

Emily Henderson

During her time at AZoNetwork, Emily has interviewed over 200 leading experts in all areas of science and healthcare including the World Health Organization and the United Nations. She loves being at the forefront of exciting new research and sharing science stories with thought leaders all over the world.

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