Misurazione della neuroinfiammazione nel morbo di Parkinson / Measuring Neuroinflammation in Parkinson’s Disease
Misurazione della neuroinfiammazione nel morbo di Parkinson / Measuring Neuroinflammation in Parkinson’s Disease
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Ogni anno negli Stati Uniti vengono diagnosticate circa 90.000 persone affette dal morbo di Parkinson; il principale fattore di rischio è l'età.
Il morbo di Parkinson è caratterizzato dalla degenerazione progressiva dei neuroni dopaminergici nella regione della substantia nigra del cervello, che causa problemi di movimento come tremore e rigidità.
Le persone affette dal morbo di Parkinson possono manifestare anche sintomi fisici, tra cui dolore ai nervi e perdita dell'olfatto, nonché deterioramento cognitivo.
Il legame tra Parkinson ed infiammazione
L'infiammazione cronica è stata collegata allo sviluppo ed alla progressione del morbo di Parkinson, così come di altre malattie neurodegenerative. Nel morbo di Parkinson, l'alterazione del ripiegamento dell'alfa-sinucleina, la disfunzione mitocondriale, i polimorfismi nei geni immunitari e l'asse intestino - cervello sono stati suggeriti come potenziali fattori scatenanti dell'infiammazione.
Le citochine possono modulare sia gli effetti pro-infiammatori che quelli antinfiammatori e sono note per essere tra i principali fattori che contribuiscono alla neuroinfiammazione nel morbo di Parkinson.
In risposta a vari meccanismi, tra cui lo stress ossidativo e la rottura della barriera emato - encefalica, livelli elevati di citochine pro-infiammatorie reclutano cellule immunitarie gliali e periferiche nei siti di lesione nel cervello, promuovendo la neuroinfiammazione. Le citochine possono anche causare direttamente danni neuronali.
Questi cambiamenti patologici contribuiscono all'aggregazione dell'alfa-sinucleina ed, infine, alla perdita dei neuroni dopaminergici.
"Colpire questo asse infiammatorio apre nuove opportunità per biomarcatori diagnostici precoci e guida lo sviluppo di terapie personalizzate in grado di modificare la malattia", ha dichiarato a Technology Networks il dott. Guozhen Liu, professore di ingegneria biomedica presso la Chinese University di Hong Kong, Shenzhen .
Creazione di un biosensore CRISPR/Cas
"I biosensori CRISPR/Cas sono in grado di rilevare vari biomarcatori infiammatori con elevata specificità e sensibilità", ha affermato Liu. "Questo approccio si allinea perfettamente con la comprensione del morbo di Parkinson come processo dinamico ed immunomediato".
“L'attrazione principale è la possibilità di trasformare la neuroinfiammazione da un mistero patologico ad una variabile clinica che possiamo gestire attivamente.”
Liu ed il suo gruppo hanno creato una piattaforma di biosensing CRISPR/Cas che rileva proteine, come citochine e alfa-sinucleina, e le converte in un segnale di DNA leggibile tramite CRISPR.
"Un coniugato anticorpo-DNA si lega alla citochina bersaglio, rilasciando un attivatore del DNA che innesca un enzima Cas per produrre un segnale fluorescente", ha spiegato. "La nostra piattaforma di biosensing CRISPR/Cas può profilare molteplici citochine ed alfa-sinucleina in veicoli extracellulari neuroderivati per la scoperta di biomarcatori del morbo di Parkinson".
I dispositivi intelligenti superano le sfide CRISPR
L'utilizzo di tecnologie basate su CRISPR per la diagnostica presenta diverse sfide, tra cui un limite di rilevamento inadeguato per i biomarcatori a bassa abbondanza. In particolare, per le applicazioni point-of-care, la portabilità e l'automazione creano colli di bottiglia, ed il multiplexing è associato anche ad una maggiore complessità che potrebbe mettere a dura prova queste piattaforme.
"La nostra piattaforma di dispositivi intelligenti è progettata per superare le principali sfide nella biosensoristica CRISPR/Cas da tre punti di vista: uno, eliminando le fasi di amplificazione per ottenere una sensibilità ultra elevata; due, integrando i biosensori con la microfluidica per una diagnostica portatile, multiplexata e point-of-care e tre, accoppiando nuovi trasduttori per consentire il monitoraggio in vivo in tempo reale ", ha affermato Liu.
Combinazione di nanomateriali e biosensing CRISPR
Al Pittcon 2026, Liu discuterà di una roadmap strategica per far evolvere CRISPR/Cas in una piattaforma di rilevamento universale in grado di rilevare diversi analiti, dagli acidi nucleici alle proteine es alle piccole molecole.
Liu ha dichiarato a Technology Networks: "Parlerò di come stiamo integrando nanomateriali all'avanguardia, tra cui interfacce di metallo liquido, con la biologia sintetica per creare una nuova generazione di sistemi bioibridi CRISPR, spingendo i limiti della sensibilità ed aprendo strade senza precedenti per la diagnostica in vitro ed in vivo".
ENGLISH
CRISPR/Cas-based biosensors offer an opportunity to quantify neuroinflammation in Parkinson’s disease.
Nearly 90,000 people in the US are diagnosed with Parkinson’s disease each year, with the primary risk factor being age.
Parkinson’s disease is characterized by the progressive degeneration of dopaminergic neurons in the substantia nigra region of the brain, causing movement issues such as tremor and stiffness.
People with Parkinson’s disease can also experience physical symptoms, including nerve pain and loss of smell, as well as cognitive impairment.
The link between Parkinson’s and inflammation
Chronic inflammation has been linked to the development and progression of Parkinson’s disease, as well as other neurodegenerative diseases. In Parkinson’s disease, alpha-synuclein misfolding, mitochondrial dysfunction, polymorphisms in immune genes, and the gut–brain axis have been suggested as potential triggers for inflammation.
Cytokines can modulate both pro-inflammatory and anti-inflammatory effects and are noted to be major contributors to neuroinflammation in Parkinson’s disease.
In response to various pathways, including oxidative stress and blood–brain barrier disruption, increased levels of pro-inflammatory cytokines recruit glial and peripheral immune cells to injury sites in the brain, promoting neuroinflammation. Cytokines can also directly cause neuronal damage.
These pathological changes contribute to alpha-synuclein aggregation and, eventually, the loss of dopaminergic neurons.
“Targeting this inflammatory axis unlocks new opportunities for early diagnostic biomarkers and guides the development of personalized, disease-modifying therapies,” Dr. Guozhen Liu, professor of biomedical engineering at The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen, told Technology Networks.
Creating a CRISPR/Cas biosensor
“CRISPR/Cas biosensors are capable of detecting various inflammatory biomarkers with high specificity and sensitivity,” Liu said. “This approach aligns perfectly with the understanding of Parkinson’s disease as a dynamic, immune-mediated process.”
“The ultimate draw is the possibility of turning neuroinflammation from a pathological mystery into a clinical variable we can actively manage.”
Liu and her team created a CRISPR/Cas biosensing platform that detects proteins, such as cytokines and alpha-synuclein, and converts them into a CRISPR-readable DNA signal.
“An antibody-DNA conjugate binds the target cytokine, releasing a DNA activator that triggers a Cas enzyme to produce a fluorescent signal,” she explained. “Our CRISPR/Cas biosensing platform can profile multiple cytokines and alpha-synuclein in neuro-derived extracellular vehicles for biomarker discovery of Parkinson’s disease.”
Intelligent devices overcome CRISPR challenges
Using CRISPR-based technologies for diagnostics faces several challenges, including an inadequate detection limit for low-abundance biomarkers. For point-of-care applications in particular, portability and automation form bottlenecks, and multiplexing is also associated with increased complexity that could challenge these platforms.
“Our intelligent device platform is designed to overcome key challenges in CRISPR/Cas biosensing from three aspects: one, eliminating amplification steps to achieve ultra-high sensitivity; two, integrating biosensors with microfluidics for portable, multiplexed, point-of-care diagnostics, and three, coupling with novel transducers to enable real-time, in vivo monitoring,” said Liu.
Combining nanomaterials and CRISPR biosensing
At Pittcon 2026, Liu will discuss a strategic roadmap for evolving CRISPR/Cas into a universal sensing platform that can detect diverse analytes, from nucleic acids to proteins and small molecules.
Liu told Technology Networks: “I will discuss how we are integrating cutting-edge nanomaterials, including liquid metal interfaces, with synthetic biology to create a new generation of CRISPR-biohybrid systems, pushing the limits of sensitivity and opening unprecedented avenues for in vitro and in vivo diagnostics.”
Da:
https://www.technologynetworks.com/cancer-research/articles/measuring-neuroinflammation-in-parkinsons-disease-410367
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