miR-142-3p som potentiel biomarkør for synaptopati i MS

I det sidste årti er strukturelle og funktionelle synaptiske ændringer, samlet kendt som synaptopati, dukket op som en determinant patologisk proces, der bidrager til den neurodegenerative skade i multipel sklerose (MS) og dens musemodel, den eksperimentelle autoimmune encephalomyelitis (EAE). Da synaptisk ændring og tab er reversible, i modsætning til tab af neuroner, kunne en tidlig påvisning tillade en tidlig klinisk intervention med potentielt bedre terapeutiske resultater, men pålidelige biomarkører er endnu ikke tilgængelige.

MikroRNA'er (miR'er), der cirkulerer i cerebrospinalvæsken (CSF) er gode kandidater som mulige følsomme biomarkører for MS-synaptopati-drevet sygdomsprogression. De repræsenterer en ny klasse af modulatorer af genekspression med stabil tilstedeværelse i kropsvæskerne og med en kritisk rolle i mange fysiologiske og patologiske processer, især i centralnervesystemet. Derfor er det for nylig blevet påvist, at miR-142-3p er en afgørende komponent i en skadelig regulatorisk akse af EAE/MS excitotoksiske synaptiske dysfunktioner ved at reducere niveauet af glial glutamat aspartat transporter/excitatorisk aminosyre transporter 1 (GLAST/EAAT1) ) protein. Desuden er miR-142-3p-niveauer øget i både EAE-hjerner og CSF'er hos patienter med relapsing-remitting MS (RRMS) og korrelerer med sygdomsprogression. Foreløbige data afslører også, at miR-142-3p er direkte mål for forskellige farmakologiske behandlinger for MS, mens virkningen af ​​ikke-farmakologiske behandlinger, som terapeutisk transkraniel magnetisk stimulering (TMS) for at forbedre MS spasticitet, stadig er ukendt.

Baseret på disse overvejelser vil der blive udført et prospektivt og retrospektivt kohortestudie på omkring seks år for at vurdere, om miR-142-3p er en mulig biomarkør for MS synaptopati-drevet sygdomsprogression (AIM1) og for effektiviteten af ​​sygdomsmodificerende behandlinger ( DMT'er), der i øjeblikket bruges i MS-terapi (AIM2a). Desuden vil en genetisk screening fra perifert blod blive udført for at identificere enkeltnukleotidpolymorfier (SNP'er) i kodende og/eller regulerende områder af miR-142-3p og GLAST/EAAT1 gener, forbundet med MS synaptopati (AIM2b). Endelig vil en gentagen TMS-stimuleringsprotokol (iTBS) blive udført i en undergruppe af screenede MS-patienter med spasticitet i underekstremiteterne (interventionel underundersøgelse) for at evaluere patientens reaktionsevne over for behandlingen forbundet med de identificerede SNP'er (AIM2c).

I betragtning af MS-sygdommens heterogenitet og kompleksitet vil multivariabel tilgang tillade at dissekere miR-142-3p-bidrag til MS-forløb påvirket af synaptopati (AIM1).

For det første vil miR-142-3p-niveauer i MS CSF (rekruteringsdagen, T0) blive korreleret med andre mulige variabler, der er relevante for sygdomsprogression, såsom:

• klinisk (sygdomsvarighed, estimeret som antallet af år fra debut til den seneste vurdering af invaliditet; handicap, evalueret ved hjælp af EDSS = Expanded Disability Status Scale; Progressionsindeks, PI = EDSS/sygdomsvarighed; ændring i ARR = Annualized Relapse Rate) og neuroradiologiske parametre (dobbelt-ekko-protondensitet; FLAIR = væske-dæmpet inversion recovery; T2-WI = T2-vægtede spin-ekko-billeder og T1-WI = præ-kontrast og post-kontrast T1-vægtede spin-ekko billeder efter intravenøs gadolinium (Gd) infusion) ved T0 og én gang om året i løbet af en 6-års opfølgning, hvis der ikke forekommer tilbagefald (T12, T24, T36, T48, T60, T72);
• niveauer af inflammatoriske og potentielle excitotoksiske proteinfaktorer (som IL-1β, TNF og RANTES-CCL5) i CSF (TO);
• niveauer af neurofilamenter, beta-amyloid, tau-proteiner og vækstfaktorer (som NGF, PDGF og BDNF) i CSF, som mulige indikatorer for neurodegenerative og regenerative processer, der forekommer ved CSF-abstinensen (T0).

For at reducere den variable dimension vil Principal Component Analysis (PCA) blive anvendt under hensyntagen til bidraget fra miR-142-3p til sygdomsprogression som en del af et komplekst netværk af molekyler, der cirkulerer i CSF, og univariable og multivariable korrelationer vil blive gentaget .

I multivariabel analyse (baseret på multivariable generaliserede lineære modeller, GLM), vil miR-142-3p-niveauer i CSF (eller PCA-komponenter inklusive miR-142-3p som en del af komponenten) blive betragtet som den uafhængige variabel, der justerer for demografiske, kliniske og neuroradiologiske værdier samt forskellige DMT-behandlinger. En yderligere analyse baseret på behandlingsstratifikationer af patienterne vil blive forsøgt (AIM2a).

Endelig vil CSF-niveauerne af miR-142-3p (eller PCA-komponenter inklusive miR-142-3p) identificeret til at associere med sygdomsprogressionsvariabler blive korreleret med neurofysiologiske parametre, registreret ved hjælp af TMS for at evaluere kortikal excitabilitet og plasticitet (SICI = kort interval intracortical inhibering; ICF = intracortical facilitation; LICI = long interval intracortical inhibition; PAS = Paired Associative Stimulation) hos MS-patienter ved T0. Således vil miR-142-3p, der cirkulerer i CSF, blive valideret som mulige biomarkører for synaptopati-drevet sygdomsprogression (som enkelte molekyler eller som en del af en PCA-komponent).

For at identificere genetiske varianter af miR-142-3p og GLAST/EAAT1-kodende gener, der er relevante for MS-synaptopati (AIM2b), vil SNP'er blive analyseret ved T0 og vil blive korreleret med miR-142-3p-niveauer i CSF og med andre mulige variabler, der er relevante for sygdomsprogression som i AIM1. PCA- og GLM-modeller vil blive anvendt som i AIM1.

For at evaluere behandlingsreaktivitet i undergruppen af ​​screenede MS-patienter inkluderet i det interventionelle substudie baseret på en to-ugers protokol for iTBS til reduktion af spasticitet i underekstremiteterne, H/M-amplitudeforholdet af Soleus H-refleksen og Modified Ashworth Scale (MAS) vil blive overvejet før (W0) og efter (W2) stimuleringsprotokollen. Mulig sammenhæng mellem patientens reaktion på iTBS-stimuleringsprotokollen og specifikke SNP'er vil blive vurderet (AIM2c).

Statistisk analyse vil blive udført ved hjælp af Prism GraphPad 6.0, IBM SPSS Statistics 15.0, R-software og T-MEV 4.4.1. Data vil blive testet for normalitetsfordeling gennem Kolmogorov-Smirnov- og Shapiro-Wilk-testene. K-betydningsmetoden vil blive brugt til at opdele MS-patienter i homogene klynger, baseret på miR-142-3p-niveauer i CSF og andre relevante parametre. Forskelle mellem to grupper vil blive analyseret ved hjælp af Students t-test, Mann-Whitney test, Fisher eksakt test eller log-rank test, alt efter hvad der er relevant; flere sammenligninger vil blive udført af ANOVA efterfulgt af Tukey HSD eller af Kruskal-Wallis. Pearson eller ikke-parametriske Spearman-korrelationskoefficienter vil blive udført for at evaluere sammenhængen mellem miR-142-3p-niveauer i CSF eller specifikke genetiske varianter af MIR142 og SLC1A3 (eller den tilsvarende PCA-komponent, se næste) med kontinuerlige demografiske, kliniske og neuroradiologiske parametre ( alder, ændringer i EDSS, antal T2 læsioner osv.). For de mange sammenligninger vil det blive kontrolleret False Discovery Rate (FDR) ved at anvende metoden foreslået af Benjamini og Hochberg.

PCA vil blive anvendt til at repræsentere sæt af potentielt korrelerede variabler (CSF-niveauer af miR-142-3p eller specifikke genetiske varianter af MIR142 og SLC1A3, inflammatoriske og potentielle excitotoksiske proteinfaktorer og niveauer af neurofilamenter, beta-amyloid, tau-protein og vækstfaktorer) med hovedkomponenter (PC), der er lineært ukorrelerede opnået ved hjælp af ortogonal transformation. Pc'er er ordnet således, at den første pc har den størst mulige varians, og kun nogle komponenter er udvalgt til at repræsentere de korrelerede variable. Som følge heraf reduceres dimensionen af ​​variablerne.

For at validere miR-142-3p som biomarkør for synaptopati-drevet sygdomsprogression (målt i form af kliniske eller radiologiske ændringer og TMS-variabler) eller specifikke SNP'er af MIR142 og SLC1A3 knyttet til MS-synaptopati, vil GLM-modeller blive anvendt under hensyntagen til hhv. miR-142-3p-niveau i CSF (eller de identificerede PCA-komponenter inklusive miR'er) eller de genetiske varianter som en uafhængig variabel, der justerer for demografiske, kliniske, neuroradiologiske, neurofysiologiske, biokemiske faktorer og behandlinger.

Data vil blive præsenteret som middelværdi (standardafvigelse, sd) eller median (25.-75. percentil). Signifikansniveauet er fastsat til p<0,05.