Mod molekylær profilering af Parkinsons sygdom i nemt tilgængelige biologiske matricer

Resumébeskrivelse Parkinsons sygdom (PD) er den hyppigste neurodegenerative sygdom, der involverer invalidiserende motoriske udfordringer. PD er klinisk heterogen, hvorfor biomarkører, der afspejler forskellige patofysiologiske aspekter, er nødvendige for stratificering og udvælgelse af patienter i kliniske forsøg. I dette projekt sigter vi mod at måle biomarkører forbundet med forskellige molekylære veje (f.eks. synucleinopati, neuroinflammation, neurodegeneration, amyloidose og tauopati) i forskellige biologiske prøver (cerebrospinalvæske, plasma, olfaktorisk slimhinde og hud) indsamlet fra en kohorte af velkarakteriserede patienter med PD, andre neurologiske/neurodegenerative sygdomme og kontrolpersoner. Blandt de overvejede prøver er olfaktorisk slimhinde og plasma let tilgængelige og derfor velegnede til gentagen prøvetagning i kliniske forsøg. De forskellige biomarkører vil blive associeret med motoriske, neuropsykologiske og funktionelle scores for at forstå deres evne til at forudsige forskellige kliniske udfald.

Baggrund / state of the art Parkinsons sygdom (PD) er en synucleinopati og den hyppigste neurodegenerative sygdom, der involverer invalidiserende motoriske udfordringer. PD er klinisk heterogen; motoriske symptomer kan ledsages af ikke-motoriske symptomer som kognitiv svækkelse. Mange molekylære processer kan ligge til grund for den fænotypiske heterogenitet ved PD, hvoraf synaptisk og aksonal degeneration, neuroinflammation og samtidig forekomst af forskellige proteinopatier er blandt de mest karakteriserede og dem, der har den bedste chance for at blive pålideligt afspejlet af nuværende eksisterende biomarkører. Faktisk kan definitionen af robuste biomarkører, der afspejler distinkte patofysiologiske veje, der forekommer ved PD, favorisere udvælgelsen af mere homogene kohorter af patienter i kliniske forsøg, hvilket øger chancen for succes af en sygdomsmodificerende terapi, der virker på en eller flere af disse veje. Desuden kan muligheden for at måle disse markører i biologiske matricer, der er egnede til gentagen prøvetagning, give objektive mål for terapiens effektivitet. I dette forslag vil vi kombinere ekspertisen fra tre forskellige italienske medicinske forskningscentre for at verificere den kliniske nytte af biomarkører, der afspejler forskellige biologiske veje, herunder synucleinopati, neuroinflammation, neurodegeneration, amyloidose og tauopati, i forskellige biologiske prøver ved at anvende immunoassays, proximity extension assays (PEA) og seed amplification assays (SAA).

Beskrivelse og fordeling af aktiviteter for hver driftsenhed Forskningsgruppen består af tre driftsenheder (OU): Azienda Ospedaliera di Perugia (AOPG), Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta (FINCB) og Centro Neurolesi Bonino Pulejo (CNBP). Hver OU vil være ansvarlig for udvælgelsen af retrospektive biologiske prøver og for rekruttering af patienter og kontrolpersoner i studieets første år. To let tilgængelige biologiske prøver, nemlig plasma og OM, er blevet/vil blive indsamlet ved hjælp af standardiserede procedurer af hver OU fra PD-patienter, kontrolpersoner (sunde personer og patienter med mindre neurologiske forstyrrelser, f.eks. hovedpine, psykiatriske lidelser, subjektive hukommelsesklager) og patienter med Alzheimers sygdom (AD) som andre neurodegenerative sygdomskontroller. Hudbiopsier og cerebrospinalvæske (CSF) parret med plasma- og OM-prøver indsamles i PD-patienter og kontrolpersoner ved henholdsvis FINCB og AOPG. Projektet vil omfatte i alt 200 PD-patienter (AOPG n = 80, FINCB n = 80, CNBP n = 40), 100 kontrolpersoner (AOPG n = 40, FINCB n = 40, CNBP n = 10) og 40 AD (AOPG n = 40). Alle PD-patienter, der rekrutteres, vil gennemgå kognitiv evaluering inklusive (men ikke begrænset til) Mini Mental State Examination (MMSE) og Montreal Cognitive Assessment (MoCA) i henhold til Movement Disorder Society-kriterierne for vurdering af mild kognitiv svækkelse ved PD. Movement Disorders Society Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS) vil blive udfyldt inklusive UPDRS-III-undersøgelsen, som vil blive brugt til at bestemme motorisk sværhedsgrad i "on"-motorisk tilstand. Derudover vil motorisk sværhedsgrad af sygdomsrelateret handicap blive vurderet ved hjælp af Hoehn og Yahr-skalaen (H&Y). PD-patienter vil også gennemgå lugtetests før OM-prøvetagning. Kontrolgruppen vil bestå af sunde frivillige til OM- og plasmaindsamling samt kognitivt intakte personer med subjektive hukommelsesklager eller mindre neurologiske symptomer. Ovennævnte kliniske information er allerede indsamlet for den retrospektive kohorte. AOPG vil stå for måling af plasma amyloid-β (Aβ) 42/Aβ40-forhold og fosforyleret ved threonin 181 tau (p-tau) med Lumipulse-automatiseret platform. I en undergruppe på 80 PD-patienter og 40 AD er CSF-niveauerne af disse markører allerede målt og vil blive brugt til at vurdere korrelationen mellem deres CSF- og plasmaniveauer. FINCB vil udføre SAA-analyser af OM- og hudprøver til detektion af aggregationsbøjelig a-synuclein og immunhistokemisk analyse af hudprøver til detektion af a-synuclein fosforyleret ved serin 129 (p-a-syn). FINCB har omfattende ekspertise i SAA-analyse af OM-prøver og IHC-analyse af hudbiopsier. Her vil centret udvide SAA-analyse til hudstansbiopsier med det formål at sammenligne den diagnostiske nøjagtighed af p-a-syn med de tilsvarende SAA-resultater. I en undergruppe på 30 PD og 30 AD/CTRL med parrede OM- og CSF-prøver vil CSF SAA-protokollen fra Amprion Inc. blive anvendt ved AOPG for at verificere resultatkonkordansen mellem CSF og OM. CNBP vil være specifikt ansvarlig for at indsamle kliniske og biomarkørdata fra de tre centre og for at vurdere deres sammenhænge. For at sikre målingsuniformitet vil PEA-analyserne i stedet blive centraliseret hos Olink (Uppsala, Sverige), hvor Olink Explore 384 Inflammation og Olink Explore 384 Neurology panels vil blive målt i alle plasmaprøver.

Specifikke mål og eksperimentelt design

1. At bestemme et fingeraftryk af forskellige kliniske fænotyper af PD ved at kombinere biomarkører målt i OM og plasma.
2. At evaluere korrelationen mellem kliniske scores (lugtetests, MMSE, MoCA, UPDRS-III) og målte biomarkører i plasma og OM.
3. At validere synucleinopati-, amyloidose-, tauopatimarkører i parrede OM-, plasma-, CSF- og hudprøver.

For at opnå ovennævnte mål 1, 2 og 3 er de biomarkører, der vil blive målt:

• Dem målt i plasma ved anvendelse af Olink Explore 384 Inflammation og Neurology panels; de ansvarlige for disse analyser er Dr. Rossella Ciurleo og Dr. Santina Caliri for CNBP, Dr. Lorenzo Gaetani og Prof. Massimiliano Di Filippo for AOPG og Dr. Fabio Moda for FINCB.
• A-synuclein-seeding-aktiviteten i OM- og hudprøver opnået ved hjælp af SAA. Disse analyser vil blive centraliseret hos FINCB og udført under tilsyn af Dr. Fabio Moda og Dr. Chiara Maria Giulia De Luca.
• Plasmaniveauer af Aβ42/Aβ40 og p-tau. Disse analyser vil blive centraliseret hos AOPG ved hjælp af Lumipulse fuldt automatiseret platform under tilsyn af Prof. Lucilla Parnetti og Dr. Lorenzo Gaetani.
• Detektion og karakterisering af p-a-syn-aflejringer i hudbiopsier ved hjælp af immunhistokemiske metoder. Dr. Grazia Devigili vil være ansvarlig for denne analyse. De ansvarlige for klinisk dataindsamling i hvert center er Prof. Lucilla Parnetti og Prof. Massimiliano Di Filippo for AOPG, Dr. Paola Caroppo for FINCB og Dr. Davide Cardile for CNBP. Dataanalysen for hvert af de tre beskrevne mål vil i stedet blive koordineret af prof. Lucilla Parnetti med hjælp fra Dr. Santina Caliri og Dr. Davide Cardile hos CNBP.