Neurodegenerative disorders classified as synucleinopathies (Parkinson’s disease, dementia with Lewy bodies, and multiple-system atrophy) are characterized by the accumulation of aberrant α-synuclein aggregates in neurons and glial cells. These diseases manifest clinically several years after the initial formation of pathological protein aggregates in the brain, making early and accurate diagnosis challenging. In recent years, a new method, which is based on real-time quaking-induced conversion (RT-QuIC) of α-synuclein, has been developed and validated. This technology holds great promise as a powerful diagnostic tool for the early and precise identification of synucleinopathies, potentially opening new horizons in the study of neurodegenerative diseases. RT-QuIC detects misfolded α-synuclein aggregates in human physiological fluids by introducing an excess of recombinant α-synuclein, which undergoes conformational conversion in an exponential, prion-like manner. The production of high-quality recombinant α-synuclein is a critical step in the effective application of this method, as protein purity significantly affects the sensitivity and specificity of the assay — key factors in its diagnostic utility. Using a three-step chromatographic purification protocol, we produced recombinant monomeric α-synuclein with a purity exceeding 97% from the periplasmic fraction of bacterial cells. While higher purity increases the assay duration, it also reduces the background signal and permits extended incubation times, which are essential for reliably detecting synucleinopathies with weak RT-QuIC responses, such as the cerebellar subtype of multiple-system atrophy. The data presented support the conclusion that optimized components of the RT-QuIC system will enable an accurate diagnosis of neurodegenerative synucleinopathies.
Нейродегенеративные заболевания, составляющие группу синуклеинопатий (болезнь Паркинсона, деменция с тельцами Леви и мультисистемная атрофия), характеризуются формированием агрегатов аберрантного синаптического белка α-синуклеина в нейронах или глиальных клетках. Эти заболевания манифестируют клинически лишь спустя годы после появления первых следовых количеств патологических белковых агрегатов в мозге, что затрудняет их своевременную и корректную диагностику. В последние годы ведется разработка и апробация нового подхода, который основан на конверсии белков, индуцированной встряхиванием, в реальном времени – RT-QuIC (Real-Time Quaking-Induced Conversion): предполагается, что данная технология сможет предоставить врачам мощный инструмент для ранней и точной диагностики синуклеинопатий, открывая тем самым новые горизонты в изучении нейродегенеративных заболеваний. Этот подход позволяет обнаруживать неправильно свернутые агрегаты α-синуклеина в физиологических жидкостях человека путем добавления избытка рекомбинантного α-синуклеина, который в результате запускаемой экспоненциальной реакции принимает конформацию присутствующих аберрантных молекул. Получение чистого α-синуклеина критически важно для успешного применения технологии RT-QuIC, так как качество рекомбинантного белка сильно влияет на чувствительность и специфичность метода, что, в свою очередь, определяет его диагностическую ценность. С применением трехстадийной хроматографической очистки из периплазмы бактериальных клеток получен препарат рекомбинантного мономерного α-синуклеина с чистотой более 97%. Более высокая степень очистки препарата α-синуклеина увеличивает время анализа, но вместе с тем уменьшает фоновый сигнал и позволяет проводить более длительные инкубации для уверенной детекции таких синуклеинопатий, как мультисистемная атрофия мозжечкового типа со слабо выраженной активностью в тесте RT-QuIC. Представленные данные дают основания утверждать, что разработанные компоненты системы RT-QuIC позволят расширить диагностический потенциал данного метода в отношении нейродегенеративных заболеваний из группы синуклеинопатий.