EVsBioCD

Chagas disease caused by Trypanosoma cruzi is one of the most prevalent parasitic infections in Latin America, where 21 countries are endemic, and responsible for millions of yearly clinical cases. An estimated 6-8 million people are infected with T. cruzi worldwide and nearly 100 million people are considered to be at risk (PAHO, 2016).

Moreover, in recent years, the migratory movements worldwide have contributed to the emergence of this tropical disease outside endemic regions, especially in southern Europe, including Catalonia where it has been recognized as a relevant public health problem. Chagas provokes an estimated total annual financial burden of US $7.2 billion per year borne by national health systems and affected families.

The acute stage of Chagas disease is largely asymptomatic and it is hardly diagnosed. On the other side, Chagas disease causes long and debilitating chronic symptoms.30% of chronic patients (2,4 million people) will develop cardiac complications and 10% (800.000 people) will suffer from digestive, neurological or mixed alterations many years after the initial infection. In later years, the infection can lead to sudden death or heart failure caused by progressive destruction of the heart muscle and its nervous system.

Currently, treatment of Chagas disease relies on only two drugs: nifurtimox (NFX) and benznidazole (BZD). Both are relatively effective in the acute phase of the Chagas disease but show limited effectiveness in treating the chronic form of the disease. In addition, both drugs cause important side effects. Additionally, one of the main challenges in dealing with Chagas disease is the lack of validated indicators of parasitemia during chronic infection. It is then clear that new diagnostic products and treatments are urgently needed.

Extracellular vesicles (EVs) are cell-derived vesicles present in most biological fluids, released by mammalian cells and by diverse parasites, including T. cruzi. Compared to other conventional biomarkers detected in biological samples, EVs provide specificity and sensitivity comparable, or even higher, due to their excellent stability.

The proven utility of EVs in other diseases opens the possibility of their use as a tool for the identification of new biomarker candidates in Chagas disease.
Our preliminary results, using 2D LC-MS/MS proteomic analysis, have demonstrated for the first time the presence of T. cruzi and human proteins specifically associated with EVs isolated from plasma of a chronic chagasic patient before treatment that are absent after treatment.

Since our product is detecting parasite proteins present in EVs, it is the only one that is able to directly determine the presence or absence of the parasite. We have also demonstrated that the biomarkers detected by our product are highly dependent on the progression of the disease, being of high value for developing new drugs for Chagas disease.

The potential use of these EVs-associated proteins as new biomarkers for chronic Chagas disease must be properly addressed in future studies increasing the number of patients. These results will be a proof-of-principle for the future development of point-of-care diagnostics for this disease easily deployable in endemic regions.

La malaltia de Chagas causada per Trypanosoma cruzi és una de les infeccions parasitàries més prevalents a Amèrica Llatina, on 21 països són endèmics i responsables de milions de casos clínics anuals. S’estima que aproximadament 6 a 8 milions de persones estan infectades amb T. cruzi a tot el món i es consideren en risc prop de 100 milions de persones (OPS, 2016).

A més, en els últims anys, els moviments migratoris a nivell mundial han contribuït a l’aparició d’aquesta malaltia tropical fora de regions endèmiques, especialment al sud d’Europa, inclosa Catalunya, on s’ha reconegut com un problema de salut pública rellevant. La malaltia de Chagas té una càrrega financera anual estimada de 7.200 milions de dòlars pels sistemes nacionals de salut i les famílies afectades.

L’estadi agut de la malaltia de Chagas és en gran part asimptomàtic i difícilment es diagnostica. D’altra banda, la malaltia de Chagas causa símptomes crònics llargs i debilitants. El 30% dels pacients crònics (2,4 milions de persones) desenvolupen complicacions cardíaques i el 10% (800.000 persones) pateixen alteracions digestives, neurològiques o mixtes molts anys després de la infecció inicial. En anys posteriors, la infecció pot provocar una mort sobtada o insuficiència cardíaca provocada per la destrucció progressiva del múscul cardíac i el seu sistema nerviós.

Actualment, el tractament de la malaltia de Chagas es basa únicament en dos fàrmacs: nifurtimox (NFX) i benznidazol (BZD). Tots dos són relativament efectius en la fase aguda de la malaltia de Chagas, però mostren una eficàcia limitada en el tractament de la forma crònica. A més, ambdues drogues causen efectes secundaris importants. Addicionalment, un dels principals reptes a l’hora de tractar la malaltia de Chagas és la manca d’indicadors validats de parasitèmia durant la infecció crònica. És evident que es necessiten nous productes i tractaments de diagnòstic urgentment.

Les vesícules extracel·lulars (VEs) són vesícules derivades de cèl·lules presents en la majoria dels fluids biològics, alliberades per cèl·lules de mamífers i per diversos paràsits, incloent T. cruzi. En comparació amb altres biomarcadors convencionals detectats en mostres biològiques, els VEs proporcionen una especificitat i sensibilitat comparables, o fins i tot més elevats, per la seva excel·lent estabilitat.

La utilitat provada de EVs en altres malalties obre la possibilitat d’utilitzar-les com a eina per a la identificació de nous candidats a biomarcadors en la malaltia de Chagas.

Els nostres resultats preliminars, utilitzant l’anàlisi proteòmica 2D LC-MS / MS, han demostrat per primera vegada la presència de proteïnes de T. cruzi i humanes específicament associades amb EVs aïllades del plasma d’un pacient crònic de chagas abans del tractament que sont absents després del tractament.
Atès que el nostre producte detecta proteïnes del paràsits presents en EV, és l’únic que pot determinar directament la presència o absència del paràsit. També hem demostrat que els biomarcadors detectats pel nostre producte són molt dependents de la progressió de la malaltia i són d’alt valor per al desenvolupament de nous fàrmacs per a la malaltia de Chagas.

L’ús potencial d’aquestes proteïnes associades a EVs com a nous biomarcadors per a la malaltia crònica de Chagas s’ha de tractar adequadament en futurs estudis augmentant el nombre de pacients. Aquests resultats seran una prova de concepte per al futur desenvolupament de point-of-care diagnòstics per a aquesta malaltia que facilitin el seu ús en regions endèmiques.