Kombination af multiparametrisk MR og elektrofysiologi til udvikling af nye biomarkører i rygmarvssygdomme (SPINE2)

Rygmarven er et fælles sted for udvikling af adskillige neurodegenerative neurologiske lidelser (spinal muskelatrofi eller SMA, amyotrofisk lateral sklerose eller ALS, X-linked spinal bulbar muskelatrofi eller SBMA). I forskellige proportioner involverer disse sygdomme aksonalt tab i store funiculi af den spinale hvide substans, deres demyelinisering og tab af ventrale hornmotorneuroner eller motoneuroner af den spinale grå substans. Manglen på specifikke biomarkører for disse makro- og mikroskopiske rygskader gør det vanskeligt at differentiere diagnosticering og overvågning af disse sygdomme.

Teknikker til non-invasiv udforskning af det menneskelige centralnervesystem, såsom magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) og elektrofysiologi, er potentielle værktøjer til at udvinde specifikke biomarkører for rygskader. Billeddannelsesteknikker er dog stadig dårligt udviklet på rygniveau af tekniske (specifikke antenner), anatomiske (størrelse af rygmarven, ryghvirvler) og fysiologiske årsager (kardio-respiratoriske bevægelser). Nylige fremskridt inden for rygmarvsbilleddannelse tillod imidlertid at udtrække kvantitative data om neurontab, aksonal degeneration og demyelinisering i forskellige spinale patologier, uanset om de er degenerative (ALS eller SMA) eller traumatiske (SCI). Der blev fundet korrelationer med kliniske data, og hos ALS-patienter var ændringerne i MR-målinger over tid parallelt med den funktionelle forringelse. De elektrofysiologiske teknikker har været brugt i lang tid, hvilket fører til et godt kendskab til neurofysiologien af ​​menneskelig rygmarv. Derudover leverer elektrofysiologi indirekte data i mikroskopisk skala, giver information om excitabiliteten af ​​spinale neurale netværk og giver et estimat af mængden af ​​funktionelle neuroner.

Ved at kombinere disse teknikker til undersøgelse af menneskelig rygmarv in vivo, er målet at udvinde nye biomarkører ved at bruge som undersøgelsesmodeller rygmarvssygdomme, der forskelligt påvirker det hvide og det grå stof (SMA, SBMA og ALS).

I første omgang vil nye metoder til diffusions-MRI og modellering blive udført hos raske forsøgspersoner for at vurdere den aksonale tæthed og diameter af fibrene i det hvide stof. Den anatomiske billeddannelse T2 vil måle de geometriske parametre for rygmarven, såsom dens overflade og/eller volumen på et givet hvirvelniveau. Takket være billeddannelse vil vi via metoder til segmentering og billedbehandling konstruere et atlas af rygmarven, der vil gøre det muligt at lokalisere rumlig spinal atrofi hos patienter. Efter denne fase af valideringen vil der blive udført en undersøgelse af patienter ved hjælp af disse nye MR-teknikker, ud over dem, der allerede er udviklet i laboratoriet. Elektrofysiologiens bidrag vil være at vurdere den mikroskopiske skade mere præcist. Kvantitative data fra billeddannelse og elektrofysiologi vil blive korreleret med kliniske data for at udtrække de mest relevante biomarkører.

Dette projekt har således en metodisk interesse ved at foreslå udvikling af nye metoder til at vurdere den menneskelige rygmarv, både på makro- og mikroskopisk niveau. Disse metoder er baseret på udviklingen af ​​de teknikker, der er udviklet på rygmarvsniveau, og som allerede er anvendelige til menneskelige patologier. Den originale kombination af billeddannelse og elektrofysiologi vil også gøre os i stand til yderligere at analysere den menneskelige rygmarv, både anatomisk og funktionelt. Dette projekt har en vigtig klinisk værdi for udvinding af biomarkører i sygdomme, hvor der er et udækket behov for diagnosticering, monitorering, prognose og evaluering af nye behandlingsformer.