Evaluation of tau protein fragments as biomarkers for alzheimer’s disease

Abstract

A doença de Alzheimer (DA) constitui a forma mais comum de demência a nível mundial, representando actualmente uma epidemia global associada a grandes custos financeiros e sociais. A presença de placas amiloides e tranças neurofibrilares são caracteristicas da DA, sendo compostas por péptidos Aβ e proteína tau hiperfosforilada, respectivamente. As alterações patológicas que ocorrem ao longo da DA podem iniciar-se décadas antes da doença se encontrar completamente estabelecida. Por este motivo, torna-se essencial existir um diagnóstico precoce numa fase assintomática da DA. Além disto, actualmente o tratamento desta patologia baseia-se apenas no controlo de sintomas, o que reforça a necessidade de se desenvolverem terapias modificadoras da doença capazes de prevenir a progressão da patologia numa fase assintomática. A presença de biomarcadores é crucial para a avaliação destas estratégias terapêuticas, incluindo na identificação e monitorização dos efeitos bioquímicos das terapias. Por outro lado, o desenvolvimento de biomarcadores capazes de detectar alterações relacionadas com a DA é fundamental para permitir um diagnóstico precoce da doença e subsequentemente o início do processo terapêutico. Neste projecto, desenvolvemos novos imunoensaios específicios para a medição de tau Full Length e de fragmentos no domínio C-terminal da proteína.Os ensaios foram avaliados usando a tecnologia MSD e resultaram da combinação entre distintos anticorpos monoclonais anti-humano disponíveis in house. Adicionalmente, testámos ensaios previamente desenvolvidos e específicos para a medição de tau fosforilada em amostras de CSF humano, de modo a determinar o seu potencial em diferenciar indivíduos controlo de indivíduos com DA. Apesar de dados preliminares indicarem a ausência de fragmentos de tau C-terminal em amostras de CSF humano, será interessante no futuro esclarecer esta questão e testar os mesmos ensaios em amostras adicionais. Por outro lado, os resultados obtidos mostram a ocorrência de processos de fosforilação em epítopos específicos, os quais poderão estar relacionados directamente com a patologia da DA, apesar destas observações necessitarem igualmente de confirmação. De forma geral, os nossos resultados indicam que o desenvolvimento de novos imunoensaios baseados na proteína tau poderão ser necessários para se compreender aspectos relacionados com a dinâmica da tau em sujeitos controlo e em pacientes de Alzheimer. Do mesmo modo, a optimização e avaliação de tais ensaios poderá ser importante para compreender o perfil da proteína tau total e da sua forma fosforilada em CSF humano de indivíduos controlo, DA ou noutras tauopatias. O estudo desta dinâmica poderá culminar no desenvolvimento de novos biomarcadores para a tau total e tau fosforilada nestas patologias.

Alzheimer’s disease (AD) is the most common form of dementia worldwide, and is emerging as a global epidemic, being associated with high social and financial costs. The main neuropathological hallmarks of AD are amyloid plaques and neurofibrillary tangles, respectively composed of Aβ peptides and hyperphosphorylated Tau protein. The pathological changes that take place in AD start decades before the disease onset, reinforcing the need for an early diagnosis of the disease at asymptomatic individuals. Besides this, currently only symptomatic treatments are available. This strengthens the need to find disease-modifying therapies which may halt disease progression at asymptomatic stages. Biomarkers are of critical importance to evaluate disease-modifying approaches, including the identification and monitoring of biochemical effects of treatment. Furthermore, development of sensitive biomarkers capable of detecting AD pathology related changes is crucial to allow an early diagnosis of the disease and subsequent treatment. In this project, we developed new tau immunoassays specific for the measurement of Full Length tau and C-terminal tau fragments. Assays were evaluated with MSD technology and are based on the combination of distinct anti-human Tau monoclonal antibodies available in house. Furthermore, pre-existing phospho-Tau immunoassays were tested in human CSF samples, in order to evaluate its potential for discriminating Control subjects from those with AD pathology. Although our preliminary data shows no C-terminal tau fragments detection in human CSF samples, it will be of interest to further test the developed assays in additional samples and increase the sensitivity of the assays to confirm whether these fragments are present or not in human CSF. Regarding tau phosphorylation assays, our data shows the occurrence of tau phosphorylation at the analyzed epitopes, and preliminary data suggests that this phosphorylation might be related with AD pathology. These results still need to be confirmed. Overall, our results indicate that the development of new tau immunoassays might give new insights regarding tau dynamics in both control and AD subjects. Evaluation and optimization of these assays will be important to understand the Tau and p-Tau profile in CSF of Control, AD or other tauopathies. Eventually this could lead to the development of novel Tau and p-Tau biomarkers for these diseases.