Ny teknik identificerer sygdomsfremkaldende partikler i blodet

Autoimmune sygdomme – altså sygdomme, hvor vores eget immunsystem beskadiger kroppen – er i vækst, men vi ved kun lidt om, hvad der udløser dem.

Nu er forklaringen kommet et skridt nærmere. Ved hjælp af en ny teknik er det lykkes forskere fra Aarhus Universitet at udpege de partikler i blodet, som afgør udviklingen af autoimmun sygdom.

De har opdaget, at patienter med den autoimmune sygdom Systemisk Lupus Erythematosus (også kaldet SLE eller Lupus) danner en hidtil ukendt type proteinpartikler i blodet, som er så store, at de finder vej ud i karvæggen, hvor de forårsager skade. Sygdommen er potentielt livstruende og kan bl.a. give blodpropper og betændelse i led og organer.

Måler partikler i nanometer

”Vi kan se, at patienterne har en forhøjet andel af de store partikler i blodet. På grund af størrelsen fordeler de sig helt ud i kanten af blodkarret, hvor de potentielt kan ende i karvæggen og skabe betændelse,” forklarer post.doc. Kristian Juul-Madsen fra Institut for Biomedicin på Aarhus Universitet.

Han er førsteforfatter på et netop udgivet studie, der beskriver, hvordan forskerne ved hjælp af en ny teknik er i stand til at følge specifikke proteinpartikler i patientens blodprøve og måle deres størrelse i nanometer. Herved bliver det tydeligt, at partiklernes omfang og struktur er afgørende for udviklingen af sygdommen.

”Vi kobler proteinpartiklerne med små metalpartikler, som fluorescerer stærkt, når de belyses med en laser. På en skærm kan vi følge processen, og på den måde har vi opdaget, at Lupus-patienterne har en meget højere koncentration af de meget store partikler,” fortæller Kristian Juul-Madsen.

”Teknikken gør det muligt at identificere noget sjældent, men helt afgørende for sygdomsudviklingen hos patienter med Lupus. Vi forestiller os, at der er et kritisk niveau, man skal holde sig under for at undgå sygdommen,” siger han.

Tidlig diagnose af sygdommen er vigtig, fordi behandling kan reducere symptomer og hindre organskade. Derfor er det også yderst interessant i en klinisk sammenhæng, at forskerne kan tage en blodprøve og allerede fem minutter senere have svar på, om patienten er på vej til at udvikle Lupus eller allerede er syg.

Blodprøverne var allerede indsamlet

Studiet af Lupus-patienterne er etableret i samarbejde med Reumatologisk Afdeling på Aarhus Universitetshospital, hvor 1. reservelæge Anne Margrethe Troldborg, der også er adjunkt på Institut for Biomedicin, har samlet én af de mest omfattende Lupus-kohorter i Danmark.

Hendes arbejde med Lupus-patienterne har givet forskerne et stort forspring, da blodprøver fra patienter og kontrolgrupper allerede var samlet – et arbejde som ellers ville tage flere år.

Nu er forventningen, at den nye teknik kan bruges som diagnostisk værktøj i klinikken på Aarhus Universitetshospital inden for 5-10 år.

Har taget patent på teknikken

Opdagelsen af de sygdomsfremkaldende partikler giver en bedre forståelse af, hvorfor sygdommen opstår. På længere sigt kan den forhåbentlig bidrage til at forebygge udviklingen af Lupus og gøre forskerne klogere på f.eks. arvelige faktorer.

Kristian Juul Madsen har sammen med bl.a. professor Thomas Vorup-Jensen taget patent på teknikken, som de kalder NIP-Q (Nanoscale Immunoactive Protein Quantification).

Patentet gælder i første omgang kun analyser af det protein, som optræder hos patienter med Lupus, men forskerteamet har en forventning om, at teknikken også kan anvendes til at afsløre andre inflammatoriske lidelser som fx leddegigt.

”I forskningsverdenen er der fokus på, at inflammatoriske sygdomme kan medføre DNA-frigørelse i blodet, og at processen i et vist omfang kan aktivere immunforsvaret. Men vi har fået en helt ny indsigt ved at lave en størrelsesanalyse af blodets bestanddele. Det er dybt fascinerende, hvordan vi med den nye teknik kan finde en sammenhæng mellem partikelstørrelsen og immunresponset,” siger Thomas Vorup-Jensen.

Han fortæller, at det ofte er svært for lægerne at stille en præcis diagnose og følge udviklingen af en autoimmun sygdom. Det kan gøre det vanskeligt at træffe beslutninger om medicinering og måle effekten af den.

”Alligevel vokser udgifterne til autoimmune sygdomme, både som følge af den stigende forekomst og i takt med udviklingen af ny, dyr medicin. Bedre målemetoder er derfor nødvendige for at kunne regulere behandlingerne på en både sundhedsfaglig og sundhedsøkonomisk forsvarlig måde,” siger Thomas Vorup-Jensen.

Bag om forskningsresultatet:

• Studiet er en eksperimentel analyse af proteinstruktur, både i renfremstillet form og i sammenligning med blodprøver indsamlet fra Lupus-patienter. Baseret på de eksperimentelt baserede værdier for proteinstørrelsen (hydrodynamisk radius) er der udført teoretiske beregninger om fordelingen af proteinpartikler i blodet ved kendte kardiametre og blodtryk. Studiet involverer også forsøg på mus.
• Studiet er lavet i et samarbejde mellem forskere på Aarhus Universitet, Aarhus Universitetshospital, Københavns Universitet og National Institutes of Health, Maryland, USA.
• Studiet er støttet af Aarhus Universitets Forskningsfond, Novo Nordisk Fonden og Lundbeckfonden.
• Forskergruppen har indsendt en patentansøgning på opfindelsen med Aarhus Universitet som ejer.
• Studiet er publiceret i ”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” (PNAS): (https://doi.org/10.1073/pnas.2106647118)