Συσχέτιση βιολογικών και ψηφιακών βιοδεικτών στη νόσο Πάρκινσον

Abstract

Parkinson’s disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder characterized by heterogeneous motor and non-motor manifestations and variable rates of progression. The lack of reliable, minimally invasive biomarkers capable of capturing disease progression remains a major barrier to personalized management and evaluation of disease-modifying interventions. Digital health technologies and blood-based biomarkers, particularly exosome-derived proteins, offer complementary approaches for longitudinal disease monitoring. This prospective, single-arm clinical study followed patients with Parkinson’s disease over a 2 years period. Participants were remotely monitored using a wearable telemonitoring system. Clinical assessments were conducted at 0, 12 and 24 months and included standardized scales evaluating motor symptoms, non-motor symptoms, cognitive function, and quality of life. The accuracy and sensitivity of the telemonitoring device in detecting longitudinal motor symptom changes were evaluated against established clinical scales. In parallel, peripheral blood samples were collected longitudinally. Exosomes were isolated using differential ultracentrifugation and their protein content was analyzed using liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). Differential protein expression analyses were performed across time points, and associations between proteomic changes and clinical outcomes were explored. Telemonitoring data demonstrated sensitivity to changes in motor symptoms over time and showed meaningful concordance with established clinical motor assessments, supporting the device’s ability to detect subtle longitudinal changes. Clinically, patients exhibited significant improvement from the first 12 months across motor, non-motor, cognitive, and quality-of-life domains, underscoring the significant effectiveness of the intervention. Proteomic analysis of circulating exosomes identified a subset of proteins showing significant expression changes over the 12-month follow-up. Several of these proteins were implicated in biological pathways relevant to neurodegeneration, inflammation, and cellular stress. Importantly, selected exosomal proteins demonstrated significant associations with changes in clinical scale scores, suggesting a link between molecular alterations and clinical progression. This study demonstrates the feasibility and added value of integrating digital telemonitoring with longitudinal exosome-based proteomics in Parkinson’s disease. Objective, continuous motor data complemented traditional clinical assessments and enhanced the characterization of disease dynamics. The identification of exosomal proteins that change over time and correlate with clinical outcomes supports their potential role as biomarkers of disease progression. Together, these findings highlight a multimodal framework that combines digital biomarkers and peripheral molecular signatures to improve monitoring of Parkinson’s disease and to support the development of personalized, disease-modifying strategies. Further validation in larger, controlled cohorts is warranted to establish the robustness and clinical utility of the identified candidate biomarkers.

Η νόσος του Parkinson (PD) αποτελεί μια προοδευτική νευροεκφυλιστική διαταραχή με ετερογενή κλινική εικόνα και μεταβλητούς ρυθμούς εξέλιξης. Η απουσία αξιόπιστων, ελάχιστα επεμβατικών βιοδεικτών που να αποτυπώνουν με ακρίβεια την εξέλιξη της νόσου περιορίζει τόσο την εξατομικευμένη παρακολούθηση των ασθενών όσο και την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας παρεμβάσεων. Οι ψηφιακές τεχνολογίες υγείας και οι βιοδείκτες στο αίμα, και ειδικότερα οι πρωτεΐνες που προέρχονται από εξωσώματα, προσφέρουν νέες δυνατότητες για μακροχρόνια και πολυπαραμετρική παρακολούθηση της νόσου. Η διατριβή βασίστηκε σε με προοπτική κλινική μελέτη ενός βραχίονα, διάρκειας 24 μηνών σε ασθενείς με νόσο του Parkinson. Οι συμμετέχοντες παρακολουθήθηκαν μέσω μιας φορητής συσκευής τηλεπαρακολούθησης. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκαν κλινικές αξιολογήσεις στους χρόνους 0, 12 και 24 μήνες, με τη χρήση επικυρωμένων κλιμάκων για την εκτίμηση κινητικών, μη κινητικών και γνωστικών συμπτωμάτων, καθώς και της ποιότητας ζωής. Η ακρίβεια και η ευαισθησία της συσκευής στη διαχρονική ανίχνευση μεταβολών των κινητικών συμπτωμάτων συγκρίθηκαν με τις αντίστοιχες κλινικές κλίμακες. Επιπλέον, συλλέχθηκαν δείγματα αίματος σε διαδοχικά χρονικά σημεία. Τα εξωσώματα απομονώθηκαν με διαφορική υπερφυγοκέντρηση και το πρωτεωμικό τους περιεχόμενο αναλύθηκε με υγρή χρωματογραφία συζευγμένη με φασματομετρία μάζας (LC-MS/MS). Πραγματοποιήθηκε ανάλυση διαφορικής έκφρασης πρωτεϊνών και διερευνήθηκαν συσχετίσεις μεταξύ μοριακών μεταβολών και κλινικών δεικτών. Τα δεδομένα τηλεπαρακολούθησης κατέδειξαν ικανότητα ανίχνευσης διαχρονικών μεταβολών των κινητικών συμπτωμάτων, με υψηλή συμφωνία με τις κλινικές αξιολογήσεις, υποστηρίζοντας την εγκυρότητα της συσκευής για μακροχρόνια παρακολούθηση. Σε κλινικό επίπεδο, παρατηρήθηκε σημαντική βελτίωση από τους 12 πρώτους μήνες σε όλες τις κλίμακες αξιολόγησης. Η πρωτεωμική ανάλυση των κυκλοφορούντων εξωσωμάτων ανέδειξε αρκετές πρωτεΐνες με στατιστικά σημαντικές μεταβολές κατά τη διάρκεια της 12μηνης παρακολούθησης. Ορισμένες από αυτές σχετίζονται με βιολογικές διεργασίες που εμπλέκονται στη νευροεκφύλιση, τη φλεγμονή και το κυτταρικό στρες. Σημαντικό εύρημα αποτέλεσε η συσχέτιση συγκεκριμένων πρωτεϊνών με μεταβολές στις κλινικές κλίμακες, υποδηλώνοντας σύνδεση μεταξύ μοριακών και κλινικών δεικτών εξέλιξης. Η παρούσα μελέτη τεκμηριώνει τη σκοπιμότητα και την προστιθέμενη αξία της συνδυαστικής χρήσης ψηφιακής τηλεπαρακολούθησης και διαχρονικής πρωτεωμικής ανάλυσης εξωσωμάτων στη νόσο του Parkinson. Η αντικειμενική καταγραφή κινητικών δεδομένων συμπληρώνει τις κλασικές κλινικές αξιολογήσεις και ενισχύει την κατανόηση της δυναμικής της νόσου. Η αναγνώριση εξωσωματικών πρωτεϊνών που μεταβάλλονται με την πάροδο του χρόνου και συσχετίζονται με κλινικές μεταβολές υποστηρίζει τον πιθανό ρόλο τους ως βιοδεικτών εξέλιξης της νόσου. Συνολικά, τα ευρήματα προτείνουν ένα πολυτροπικό πλαίσιο παρακολούθησης της νόσου, με δυνητική εφαρμογή στην εξατομικευμένη διαχείριση και στην ανάπτυξη μελλοντικών τροποποιητικών θεραπειών, το οποίο απαιτεί περαιτέρω επιβεβαίωση σε μεγαλύτερους και ελεγχόμενους πληθυσμούς.