Blood-derived exosomes for biomarker discovery in Alzheimer’s disease | Exossomas derivados do sangue para a descoberta de biomarcadores na doença de Alzheimer

Alzheimer’s disease (AD) is the most prevalent form of dementia worldwide, accounting for 60-70% of all dementia cases. It is estimated that the dementia cases will triplicate by 2050, alongside with increased life expectancy and aging population. AD differential diagnosis is difficult, particularly in early stages. The current available and widely accepted molecular tool for AD diagnosis is based on the monitoring of the gold-standard biomarker triplet, Aβ, Total-tau and P-tau 181 levels in cerebrospinal fluid, which is collected through an invasive procedure run at hospital settings, not being available at primary care centres. Therefore, the identification of biomarkers that could assist AD diagnosis in peripheral biofluids would represent an ideal tool, allowing the accessibility of AD diagnosis. Extracellular vesicles, namely exosomes, meet the criteria of useful sources of biomarkers since their cargo can reflect physiological and pathological stages, they can cross the blood-brain barrier and protect their content from degradation in bloodstream. Hence, in this PhD project distinct strategies were followed for the identification of putative biomarker candidates in blood-derived exosomes: i) bioinformatic analysis of exosomal proteomes retrieved from databases; ii) characterization of exosome proteome and/or phosphoproteome in AD and iii) definition of exosomal metabolic profile in AD. The work presented allowed the identification of novel biomarker candidates and disease-related metabolic profiles that hold value in AD diagnosis. Further, this study also supports that exosome cargo can be involved in AD pathophysiological mechanisms. Taken together, data support the potential of exosomes as novel tools to assist in AD diagnosis.

A doença de Alzheimer (DA) é a forma mais prevalente de demência, representando 60 a 70% de todos os casos. Estima-se que o número de casos de demência triplique até 2050, promovido pelo aumento da esperança média de vida e do envelhecimento da população. O diagnóstico diferencial da DA é difícil, em especial nos estádios mais precoces. A única ferramenta molecular disponível e largamente aceite para o diagnóstico da DA é baseada na monitorização do tripleto de biomarcadores, Aβ, tau total e fosfo-tau 181 no líquido cefalorraquidiano. Este é recolhido através de um procedimento invasivo e apenas realizado no contexto hospitalar, não estando disponível nos cuidados de saúde primários. Assim, a identificação de biomarcadores em fluídos periféricos que possam auxiliar no diagnóstico da AD representarão ferramentas ideais, permitindo a garantir a acessibilidade do diagnóstico da DA a toda a comunidade. As vesículas extracelulares, nomeadamente os exossomas, cumprem os critérios como fontes úteis de biomarcadores pois o seu conteúdo pode refletir os estados fisiológico e patológico, estes podem atravessar a barreira hematoencefálica e proteger o seu conteúdo da degradação na corrente sanguínea. Assim, neste projeto de doutoramento aplicaram-se diferentes estratégias para a identificação de candidatos a biomarcadores em exossomas isolados a partir do sangue: i) análise bioinformática dos proteomas exossomais, recolhidos em bases de dados; ii) caracterização do proteoma e fosfoproteoma exossomal na DA e iii) definição do perfil metabólico na DA. O trabalho desenvolvido permitiu a identificação de novos candidatos a biomarcadores e perfis metabólicos associados à doença com valor para o diagnóstico de DA. Adicionalmente, este estudo também suporta que o conteúdo dos exossomas pode estar envolvido nos mecanismos patofisiológicos. Em suma, os resultados apoiam o potencial dos exossomas como novas ferramentas para auxiliar no diagnóstico da DA.

Programa Doutoral em Biomedicina