Le lacrime come fonte innovativa di biomarcatori: nuove prospettive per la diagnosi clinica delle malattie neurodegenerative mediante approcci innovativi

Neurodegenerative diseases (NDs) are a heterogeneous group of disorders marked by progressive neuronal loss, overlapping symptoms, and frequent co-pathology. Early diagnosis is challenging, as clinical signs usually emerge when neurodegeneration is already advanced, while definitive confirmation still relies on post-mortem histopathology. In this context, minimally invasive biomarkers are urgently needed. This thesis investigated the diagnostic potential of tear fluid in two proteinopathies: cerebral amyloid angiopathy (CAA) and Parkinson’s disease (PD). For CAA and Alzheimer’s disease (AD), we developed a Seed Amplification Assay (SAA) to detect misfolded amyloid-β in tears. The assay revealed seeding activity in subsets of patients with CAA (sensitivity 41%) and AD/MCI/SCC (sensitivity 77%), highlighting disease-specific variability and age-related effects. These findings provide proof-of-concept that SAA can detect pathological Aβ in tears, suggesting future use for stratification and molecular subtyping. For PD, tear-based microRNA profiling with TaqMan Human MicroRNA arrays consistently identified upregulation of miR-1274b across discovery and validation cohorts. ROC analysis showed high diagnostic accuracy (AUC 87.5%), and increased miR-1274b expression correlated with non-motor symptoms such as constipation, sleep disturbance, and hyposmia. Functional analyses linked miR-1274b targets to pathways relevant to synaptic plasticity and cytoskeletal regulation. Overall, these results demonstrate that tear fluid is a valuable and entirely non-invasive biofluid for biomarker discovery. The combined use of ultrasensitive protein seeding assays and miRNA profiling may enable earlier diagnosis, patient stratification, and personalized monitoring in neurodegenerative diseases.

Le malattie neurodegenerative (ND) costituiscono un gruppo eterogeneo di disturbi caratterizzati da perdita neuronale progressiva, sintomi sovrapposti e frequente co-patologia. La diagnosi precoce rimane complessa, poiché i segni clinici compaiono quando la neurodegenerazione è già avanzata, mentre la conferma definitiva si basa ancora sull’analisi istopatologica post-mortem. In questo contesto, è cruciale identificare biomarcatori minimamente invasivi. Questa tesi ha esplorato il potenziale diagnostico del fluido lacrimale in due proteinopatie: l’angiopatia amiloide cerebrale (CAA) e la malattia di Parkinson (PD). Per CAA e Alzheimer (AD) è stato sviluppato un Seed Amplification Assay (SAA) per rilevare l’amiloide-β malripiegato nelle lacrime. L’assay ha rivelato attività di seeding in sottogruppi di pazienti con CAA (sensibilità 41%) e AD/MCI/SCC (sensibilità 77%), mettendo in luce variabilità legata alla malattia e all’età. Questi dati forniscono una prova di concetto che l’SAA può identificare Aβ patologico nelle lacrime, aprendo prospettive per la stratificazione e la sottotipizzazione molecolare. Per il PD, il profilo di microRNA lacrimali tramite array TaqMan ha mostrato una sovraespressione costante di miR-1274b nei diversi cohorti. L’analisi ROC ha evidenziato un’elevata accuratezza diagnostica (AUC 87,5%) e l’aumentata espressione di miR-1274b è risultata associata a sintomi non motori come stipsi, disturbi del sonno e iposmia. Analisi funzionali hanno collegato i target di miR-1274b a vie biologiche coinvolte nella plasticità sinaptica e nella regolazione del citoscheletro. Complessivamente, i risultati dimostrano che il fluido lacrimale rappresenta un biofluido prezioso e totalmente non invasivo per la scoperta di biomarcatori. L’impiego combinato di assay ultrasensibili e profilo miRNA può favorire una diagnosi più precoce, la stratificazione dei pazienti e un monitoraggio personalizzato nelle malattie neurodegenerative.