Γρήγορο, φθηνό τεστ ανιχνεύει τον κίνδυνο οστεοπόρωσης πολύ πριν την DEXA
Κων/να Κούρου, Ορθοπαιδικός Χειρουργός
Η πιθανότητα να φτάσει ο άνθρωπος σε μεγάλη ηλικία διατηρώντας μια καλή ποιότητα ζωής είναι ολοένα και πιο απτή και η έγκαιρη ανίχνευση ασθενειών που σχετίζονται με την ηλικία συγκεντρώνει το ενδιαφέρον των ερευνητών. Παράδειγμα μιας τέτοιας νόσου είναι η οστεοπόρωση, η πιο κοινή χρόνια σκελετική μεταβολική νόσος, η οποία ορίζεται από τη μείωση της οστικής μάζας και τη μικροαρχιτεκτονική αλλοίωση των οστών που έχουν σαν αποτέλεσμα αυξημένο κίνδυνο κατάγματος. Η οστεοπόρωση είναι κατά 50-60% κληρονομική νόσος. Έχει υψηλό επιπολασμό παγκοσμίως που επηρεάζει περίπου 200 εκατομμύρια ανθρώπους, με τη νόσο, τις επιπλοκές της και τα κατάγματα ευθραυστότητας, προκαλούν σημαντική παγκόσμια νοσηρότητα και θνησιμότητα. Οι γυναίκες είναι πιο ευαίσθητες στην οστεοπόρωση από τους άνδρες, αλλά η πρόγνωση είναι χειρότερη για τους άνδρες να υποστούν κατάγματα ισχίου ή σπονδυλικής στήλης. Η ασθένεια είναι μια από τις πιο συχνές μεταξύ των ηλικιωμένων, επηρεάζοντας πάνω από το 50% των γυναικών και το 30% των ανδρών ηλικίας άνω των 50 ετών στην Ευρώπη, με το ετήσιο κόστος των οστεοπορωτικών καταγμάτων να αναμένεται να αυξηθεί σε 106 δισεκατομμύρια ευρώ έως το 2050.
Η μέτρηση της οστικής πυκνότητας (BMD) χρησιμοποιείται ευρέως για την κλινική διάγνωση της οστεοπόρωσης και η απορρόφηση ακτίνων Χ διπλής ενέργειας (DXA) χρησιμοποιείται ευρέως για τη μέτρηση της BMD και θεωρείται ο πιο αξιόπιστος κλινικός προγνωστικός έλεγχος οστεοπορωτικού κατάγματος. Όπως ορίζεται από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (ΠΟΥ), η διάγνωση της οστεοπόρωσης επιβεβαιώνεται όταν η BMD ενός ατόμου, μετρούμενη με DXA, έχει T score μικρότερο του 2,5. Ωστόσο, ο ΠΟΥ αναγνωρίζει επίσης τη διαφοροποίηση των διαγνωστικών κριτηρίων για τις ενδιάμεσες περιπτώσεις λόγω της πολυπαραγοντικής φύσης της νόσου, η οποία εξαρτάται από διάφορους περιβαλλοντικούς και γενετικούς παράγοντες κινδύνου. Επιπλέον, οι συσκευές DXA έχουν χαμηλή ευαισθησία, ανιχνεύοντας την απώλεια οστικής πυκνότητας όταν έχει ήδη χαθεί σημαντική ποσότητα οστού.
Ερευνητές της ομάδας INTERFIBIO, από την Ισπανία, την Αυστρία, την Τσεχική Δημοκρατία και την Ολλανδία, εντόπισαν πολυμορφισμούς μεμονωμένων νουκλεοτιδίων (SNPs) που συνδέονται με τον κίνδυνο οστεοπόρωσης. Πέντε από αυτούς που σχετίζονται με αυξημένο κίνδυνο ανάπτυξης οστεοπόρωσης και κατάγματος διαπιστώθηκαν και στα 15 δείγματα αίματος που ελέγχθηκαν και τα αποτελέσματα αυτά επικυρώθηκαν με τη χρήση προσδιορισμών γονότυπου TaqMan SNP και προσδιορισμού αλληλουχίας Sanger.
Στην συνέχεια οι ερευνητές ανέπτυξαν και διαμόρφωσαν μια φορητή συσκευή που λειτουργεί με μπαταρία (Labman Automation, UK) και μπορεί να ανιχνεύσει ειδικά τους παραπάνω SNP (που σχετίζονται με την οστεοπόρωση), σε δείγμα αίματος από το δάκτυλο, χωρίς την ανάγκη εξαγωγής ή καθορισμού του DNA.
Η μεθοδολογία της δοκιμασίας είναι σχετικά απλή: Δείγματα αίματος 10-μL από απλό τσίμπημα δακτύλου από 15 άτομα αραιώθηκαν 1:5 και υποβλήθηκαν σε ταχεία θερμόλυση (30 δευτερόλεπτα στους 95 βαθμούς Κελσίου) για να εξαχθεί το DNA. Τα δείγματα με το θερμολυμένο DNA όπως και αρνητικοί μάρτυρες εφαρμόστηκαν σε μια φορητή ηλεκτροχημική συσκευή (Labman Automation, UK), στην οποία τα επιμέρους ηλεκτρόδια χρυσού καλύφθηκαν με αντίστροφους εκκινητές για καθένα από τα πέντε αυτά SNP που σχετίζονται με την οστεοπόρωση. Το DNA των δειγμάτων του αίματος που ταίριαζε με τα SNP που δεσμεύτηκαν σε αυτά τα ηλεκτρόδια υποβλήθηκαν σε ειδική αντίδραση που ενισχύει με πολυμεράση ανασυνδυασμού επισημασμένη με φερροκένιο (ferrocene), η οποία διευκολύνει την ηλεκτροχημική ανίχνευση. Πέντε SNP που σχετίζονται με αυξημένο κίνδυνο ανάπτυξης οστεοπόρωσης και κίνδυνο κατάγματος ανιχνεύθηκαν στα 15 δείγματα αίματος και τα αποτελέσματα επικυρώθηκαν με τη χρήση προσδιορισμών γονότυπου TaqMan SNP και προσδιορισμού αλληλουχίας Sanger.
Ολόκληρη η ανάλυση από την προσθήκη του θερμολυμένου δείγματος αίματος έως την ανάγνωση των αποτελεσμάτων ολοκληρώθηκε σε μόλις 15 λεπτά, με κόστος ανά SNP, σε εργαστηριακή κλίμακα, συμπεριλαμβανομένου του κόστους της συστοιχίας ηλεκτροδίων και όλων των αντιδραστηρίων, 0,3 ευρώ ( 0,33 USD).
Στην πράξη η πλατφόρμα αυτή είναι εντελώς γενική και έχει τεράστιες δυνατότητες για ανάπτυξη μιας αυτοματοποιημένης συσκευής για στοχευμένο γονότυπο SNP με τη μόνη απαιτούμενη παρέμβαση του τελικού χρήστη να είναι η προσθήκη δείγματος.
Η ανακάλυψη γενετικών θέσεων παραλλαγής και η αποσαφήνιση των βιολογικών λειτουργιών τους είναι κρίσιμης σημασίας για να καταστεί δυνατή η περαιτέρω κατανόηση της αιτιολογίας της οστεοπόρωσης και να διευκολυνθεί έτσι η ανάπτυξη νέων προσεγγίσεων για τον έλεγχο της οστεοπόρωσης. Τα τελευταία χρόνια, έχουν χρησιμοποιηθεί μελέτες συσχέτισης σε όλο το γονιδίωμα (GWAS) για τον εντοπισμό υποκείμενων γενετικών παραγόντων που σχετίζονται με διάφορες ασθένειες (ACS Cent. Sci. 2023, PublicationDate:July19,2023 https://doi.org/10.1021/acscentsci.3c00243). Εάν πράγματι αυτή η μέθοδος αποδειχθεί και σε άλλες περιπτώσεις καθοριστική για την διάγνωση της οστεοπόρωσης τότε θα έχουμε στα χέρια μας μια απλή, φθηνή και υψηλού επιπέδου ακρίβειας εργαστηριακή εξέταση για την διάγνωση της οστεοπόρωσης.