Sygdomsbiosignaturer i ALS/FTD -spektrum: Nye effektive biologiske perspektiver ud over kliniske tilgange (SPECTRALS)

Amyotrofisk lateral sklerose (ALS) og frontotemporal demens (FTD) betragtes som to manifestationer af den samme sygdomskontinuum, der deler almindelige kliniske, genetiske og patologiske træk. Begge sygdomme kan endda forekomme sammen med den samme patient, men de underliggende mekanismer, der udløser ALS, FTD eller deres blandede fænotype, forstås ikke fuldt ud. Desværre mangler pålidelige biomarkører for ALS/FTD klinisk diagnose stadig. Formålet med dette projekt er at anvende en banebrydende, tværfaglig tilgang til ikke kun at undersøge traditionelle cerebrospinalvæske (CSF) -prøver, men også andre let tilgængelige væv såsom hud, lugtende slimhinde (OM), serum og tårer. Dette projekt har til hensigt at afsløre nye biomarkører, der er i stand til at genkende ALS/FTD kliniske fænotyper, styrke den kliniske diagnose af specifikke fænotyper (f.eks. Bulbar vs Spinal Onset ALS), forudsiger patienter, der risikerer at udvikle en blandet sygdomsfænotype (ALS+FTD eller vice versa), evaluere effektiviteten af ​​terapeutiske behandlinger og i stand til at afsløre specifikke biologiske mekanismer involveret i begyndelsen og progressionen af ​​hver sygdom. Projektets merværdi er, at det vil udforske ALS/FTD fra et perifert synspunkt ved hjælp af væv, der endnu ikke er undersøgt grundigt inden for dette forskningsfelt. Disse væv vil enten blive udsat for direkte analyse til biomarkøropdagelse eller behandlet til at udføre celle- og strukturelle undersøgelser, der er nyttige til at uddybe vores forståelse af ALS/FTD -neurodegenerativ proces og afsløre nye druggable molekyler eller mekanismer. For at nå vores mål vil det første år af projektet blive dedikeret til at tilmelde patienter, udføre også en retrospektiv undersøgelse ved hjælp af allerede tilgængelige CSF, serum, tårer og OM-prøver indsamlet fra en omfattende karakteriserede kohort af patienter med bals, sals, FTD såvel som emner med andre ikke-neurodegenerative neurologiske forhold (NNC). Disse prøver vil blive underkastet følgende analyser (1) NGS, (2) SIMOA (for at kvantificere NFL, Tau, Phospho-tau og beta-amyloidproteiner), (3) mikrofluidisk (for at bestemme miRNA og lang ikke-kodende RNA-profiler), (4) bioplex (for at evaluere den medfødte-adaptive immunitetssti); (5) frøamplifikationsassay (for at påvise perifer patologisk TDP-43) og (6) Miseq Illumina (for at analysere mikrobiota-sammensætning). Til mikrofluidiske og bioplex -analyser vil den retrospektive undersøgelse tjene til biomarkøropdagelse. Der henviser til, at SAA og MISEQ-analyser for SIMOA og MISEQ vil tillade indsamling af pivotale foreløbige data og finjustering af de analytiske procedurer. Ansøgerne har allerede opnået lovende data, der viser, at miRNA-profilen i serum og TDP-43-indhold i OM (SAA) kunne skelne mellem bal og sals. Disse fund antyder, at molekylær og biologisk profilering er mulig og kunne håndgribeligt påvirke diagnosen ALS/FTD. Undersøgelsens andet år vil fokusere på at udsætte de nyligt indsamlede prøver for de samme analyser som tidligere beskrevet, enten til biomarkørvalidering eller til indsamling af alle de nødvendige og væsentlige data for at bestemme, om og i hvilken udstrækning nogle perifere ændringer faktisk er forskellige mellem patologier. Alle data behandles af Data Science Center -gruppen (ekspertbioinformatikere, statistikere, matematikere og neurobiologer) for at vurdere, om vores fund tillader identifikation af sygdomsbiosignaturer i ALS/FTD -spektret.

Forskningsgruppen er sammensat af fire operative enheder (OUS): Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta (UO1), Università Degli Studi Di Napoli "Federico II" (UO2), Consorzio Interuniversitario Risonanze Magnetiche Metallo Proteine ​​(UO3) og Azienda ospedaliero -universitaritaria Sassari (UO4). Det er besluttet at inkludere en gruppe fra Sardinia (UO4), fordi det er en af ​​de italienske regioner med den højeste forekomst af ALS og vil bidrage til tilmelding af patienter med mere heterogene kliniske præsentationer. OU1 og UO4 er ansvarlige for at vælge retrospektive biologiske prøver og rekruttere ALS/FTD- og NNC -patienter i det første år af undersøgelsen. CSF, blod, tårer, hud og OM -prøver er blevet eller vil blive opsamlet ved hjælp af standardiserede og delte procedurer af OU1 og UO4 fra i alt SAL'er (n = 105), bals (n = 32), FTD (n = 66) og NNC (n = 27) patienter. En undergruppe af prøver indsamlet fra SAL'er (n = 45), BALS (n = 12), FTD (n = 30) og NNC (n = 12) patienter er allerede tilgængelig på UO1 og UO4 og vil blive analyseret i det første år med ny patientindtægter. Alle rekrutterede forsøgspersoner vil gennemgå omfattende kliniske og neuropsykologiske vurderinger og vil blive udsat for Burghart Sniffin 'Sticks -testen før CSF, blod, OM, hud og tårer prøveudtagning. Prøver vil blive distribueret og analyseret af hver UO som følger: CSF vil blive forberedt enten til SIMOA-analyse ved UO4 eller for (1) miRNA og langt ikke-kodende RNA, og (2) SAA-analyser ved UO1. Blod behandles øjeblikkeligt ved UO1 og UO4 for at isolere serumfraktionen, der vil blive analyseret ved UO4 (SIMOA-måling af NFL, amyloid-beta, tau og phosphoryleret ved threonin 181 tau (P-tau) niveauer) og UO1 (evaluering af miRNA og lang ikke-kodende RNA-profiler og evaluering af den medsatte-adaptive immunity-sti). Tårer vil være forberedt på miRNA og lang ikke-kodende RNA eller til SAA-analyser ved UO1. OM vil være forberedt på (1) miRNA og lang ikke-kodende RNA, (2) SAA og (3) mikrobiota-analyser ved UO1. Endelig vil huden være tilberedt til (1) miRNA og lang ikke-kodende RNA eller (2) SAA-analyser ved UO1 og vil blive behandlet for at opnå primære cellefibroblaster, der vil blive sendt til UO2 til (3) cellebiologiske undersøgelser inklusive superopløsningsmikroskopi-analyse af intracellulære aggregater og molekulær karakterisering af deres internalisering/nedbrydningsveje. Endelig vil UO3 (1) producere rekombinant TDP-43 (til SAA-analyser udført ved UO1), der har specielle funktioner, der er nyttige til at producere NMR-spektre af god kvalitet til detaljeret strukturel karakterisering og (2) analysere valgte SAA-produkter ved protein-NMR. Alle data genereret i dette projekt, inklusive al relevant klinisk og psykologisk information, vil blive analyseret af medlemmer af Data Science Center (DSC) -gruppen, der for nylig er blevet oprettet på UO1. DSC kombinerer bioinformatikernes ekspertise, statistikere, matematikere og neurobiologer med det formål at anvende sofistikerede analytiske metoder til kliniske, omik- og billeddannelsesdata. Endelig vil andre samarbejdspartnere (se passende sektion), der arbejder på UO3, hjælpe med protein-NMR-undersøgelse. Således er synergistisk samarbejde mellem alle UOS af afgørende betydning for at nå projektets mål.