Development of plasma Aβ assays for disease modifying approaches in Alzheimer’s disease

Abstract

A doença de Alzheimer (DA) é uma doença neuro degenerativa progressiva sendo a maior causa de demência no mundo. As caracteristicas neuropatológicos desta doença são a acumulação extracelular de péptidos de beta-amilóide (Aβ) e a agregação intracelular de tau hiperfosforilada. Os péptidos Aβ são formados na via amiloidogénica, através do processamento proteolítico da proteína precursora do péptido Aβ (APP) pelas enzimas β- e γ-secretase. Tem sido sugerido que a formação destes péptidos é o evento que desencadeia o desenvolvimento de AD. Hoje em dia, apenas tratamentos sintomáticos se encontram ao dispor destes pacientes. A procura de fármacos com potencial de alterar a progressão da doença é uma área activa de investigação na indústria farmacêutica, encontrando-se alguns compostos em avaliação, em ensaios clínicos. Vários alvos envolvidos na produção e eliminação do péptido Aβ têm sido estudados como potenciais alvos terapêuticos. Inibidores de β-secretase diminuem a produção das formas do péptido Aβ mais longas e com maior potencial de auto-agregação, tais como o péptido Aβ1-42. Biomarcadores permitem não só prever e observar a progressão da DA, mas também monotorizar a eficácia de compostos que permitam alterar a progressão da doença. Biomarcadores actualmente disponíveis para o diagnóstico e avaliação da eficácia de tratamentos incluem marcadores bioquímicos no líquido cefalorraquidiano (LCR) e imagiologia cerebral. No entanto, ambos apresentam limitações: a recolha de LCR é um procedimento invasivo e com possíveis efeitos secundários para os pacientes e imagiologia cerebral é uma técnica com custos elevados. Recentemente, tem sido sugerido que a medição do péptido Aβ em plasma é uma ferramenta de baixo custo e não invasiva para o diagnóstico de DA e para monotorizar a eficácia de terapias que visam as alterações no péptido Aβ. Plasma é barato e fácil de colher, permitindo a recolha rotineira de amostras. No entanto, oferece vários desafios devido ao seu alto teor proteico e devido à presença de anticorpos de interferência. Estes anticorpos influenciam manifestamente a immunodetecção dos péptidos Aβ, impedindo a sua correcta quantificação. O principal objectivo deste estudo foi então quantificar de forma precisa e correcta os níveis de péptidos Aβ (Aβx-37, Aβx-38, Aβx-40 and Aβx-42) presentes no plasma de caninos e correlacionar o efeito de inibidores de β-secretase nos níveis de péptido Aβ no plasma com o efeito dos mesmos compostos nos níveis de Aβ no LCR. Uma quantificação precisa do péptido Aβ1-40 em plasma foi alcançado com o pré-tratamento das amostras de plasma canino com agentes de bloqueamento de interferências. Os inibidores de β-secretase mostraram diminuir os níveis de Aβ40 no plasma e no LCR. Foi encontrada correlação entre o efeito destes compostos nos dois fluidos.

Alzheimer’s disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder and the world’s major cause of dementia. The neuropathological hallmarks of this disorder are the extracellular accumulation of amyloid beta (Aβ) peptides and the intracellular aggregation of hyperphosphorylated tau. Aβ peptides are formed through the cleavage of APP by β- and γ-secretase in the amyloidogenic pathway and accumulation of Aβ in brain is suggested to be the primary event in AD. Nowadays, only symptomatic treatments are available for AD patients. The search for disease-modifying drugs is an active area in the pharmaceutical industry, and some compounds are being tested in clinical trials. Several targets involved in the production and clearance of Aβ peptides are being studied as therapeutic targets. β-secretase inhibitor (BACEi) compounds decrease the generation of longer and more prone to self-aggregation Aβ peptides, such as Aβ1-42. Biomarkers allow not only to predict and observe the progression of AD but also to monitor the efficacy of disease-modifying drugs. Currently available biomarkers for diagnosis and treatment efficacy evaluation include biochemical markers in CSF and brain imaging. However, both techniques have limitation: the collection of CSF is an invasive procedure with possible side effects to patients and brain imaging is an expensive technique. The measurement of Aβ peptides in plasma has been suggested as an inexpensive, non-invasive tool to diagnose AD and to monitor Aβ-modifying therapies. Plasma is easy and cheap to collect allowing routine sampling over time. Nevertheless, this fluid offers several challenges of its own due its high protein content and the presence of interfering antibodies. These antibodies can interfere with the Aβ immunoassays, leading to an inaccurate measurement of Aβ levels. The main purpose of this study was to accurately measure Aβ peptide (Aβx-37, Aβx-38, Aβx-40 and Aβx-42) level in plasma samples from canines, and correlate the effect of different Aβ-modifying compounds (BACEi) in plasma with the effect of the same compounds in CSF. An accurate measurement of Aβ1-40 peptide in plasma was achieved with the pre-treatment of dog plasma samples with interference blocking agents. BACE inhibitors were shown to decrease Aβ40 levels in both plasma and CSF. A correlation between the effects of these compounds in the two fluids was found.