Epigenomweite DNA-Methylierungsprofilierung bei aneurysmaler Subarachnoidalblutung und verzögertes ischämisches neurologisches Defizit

Dies ist eine prospektive Beobachtungs-Fall-Kontroll-Epigenom-Wide Association-Studie (ENAs) zur Untersuchung der DNA-Methylierungsänderungen im peripheren Blut von Patienten mit aneurysmalem Subarachnoidalblutung (ASAH) und deren potenzieller Assoziation mit verzögertem ischämischem neurologischem Defizit (DInd). Die Studie zielt darauf ab, epigenetische Biomarker zu identifizieren, die zur Pathophysiologie von Asah und Dind beitragen können, und um zu beurteilen, ob diese Methylierungsmuster als Vorhersagemarker für das Fortschreiten der Krankheit dienen können.

Studiendesign und -verfahren

Bevölkerung:

• Mit Asah diagnostizierte Patienten werden prospektiv aus einem tertiären neurochirurgischen Zentrum rekrutiert.
• Die prospektiv rekrutierten Patienten werden anonymisiert und in Dind- und Nicht-Dind-Gruppen eingeteilt, die auf klinischen und radiologischen Kriterien basieren.
• Die Probanden für gesunde Kontrollpersonen werden mit einem öffentlich verfügbaren Datensatz (GSE246337) für Alter, Geschlecht, Rasse und ethnische Zugehörigkeit übereinstimmen.

Datenerfassung und -verarbeitung:

• Periphere Vollblutproben (10 ml) werden innerhalb von Tagen 1 bis 4 nach dem Vorgang vor dem Einsetzen des Vasospasmus gesammelt.
• Die DNA wird unter Verwendung der SALTO-OUT-Methode extrahiert, gefolgt von einer Bisulfitumwandlung zur Methylierungsprofilierung.
• Die genomweite DNA-Methylierungsanalyse wird unter Verwendung des Infinium-Methylationpic V2.0 Beadchip Microarray durchgeführt, das ~ 850K CpG-Stellen abdeckt.
• Die Genotypisierung wird unter Verwendung von Illumina Global Screening Array (GSA-24) V3.0 durchgeführt, die aus über 654 000 einzigartigen Loci besteht. Die Plink V1.9 -Software wird für die Variantenfilterung und die statistischen Analysen verwendet. Wir betrachten in dieser Analyse nur bi-allelische SNPs auf Autosomen. Wenn diese Analyse signifikante Assoziationen zwischen SNPs und Dind erzeugt, wird die quantitative Methylierungs-Merkmals-Loci zur Untersuchung von Wechselwirkungen von Relevanz und differentiell methylierten CPG-Stellen analysiert. Diese SNP-Methylierungs-Wechselwirkungen könnten einzigartige und neuartige Daten zum Vasospasmus-Mechanismus liefern.

• Die Datenverarbeitung wird mithilfe des Sesam -R -Pakets mit strengen Qualitätskontrollmaßnahmen durchgeführt, einschließlich:

  • Entfernung von Sonden über SNPs mit einer kleinen Allelfrequenz> 1%.
  • Filtern von Sonden mit P-Werten mit niedriger Perlen oder Erkennung.
  • Ausschluss von Sex-Chromosomen-assoziierten Sonden und fälschlicherweise zugeordneten Sonden.

Diagnose von Dind:

• Dind wird klinisch als neues fokales neurologisches Defizit oder Glasgow Coma -Skala (GCS) von ≥2 Punkten definiert, die> 1 Stunde dauern und nicht auf andere Ursachen wie Hydrozephalus, Hyponaträmie oder Wiederholung zurückzuführen sind.
• Die radiologische Bestätigung des Vasospasmus basiert auf cerebralen Angiographie, CT -Angiographie (CTA) oder transkraniellen Doppler (TCD).

Statistischer Analyseplan

Unterschiedlich methylierte Sonden (DMPs):

• Die Identifizierung von DMPs wird unter Verwendung von linearen Regressionsmodellen mit einer Benjamini-Hochberg-Korrektur für mehrere Vergleiche durchgeführt.
• Nur CpG-Stellen mit einem absoluten Δβ-Wert> 5% und einem angepassten p-Wert <0,05 werden als signifikant angesehen.
• Epigenetische Uhren (Horvath -Uhr, Hannumuhr, Hautbluttakt, Phänomenuhr, Festtakt) schätzen das biologische Alter auf der Grundlage der DNA -Methylierungsmuster an bestimmten CPG -Stellen

Analyse des maschinellen Lernens:

• Die lasso-Regression wird für die Auswahl der Merkmale angewendet, um Methylierungsmuster zu identifizieren, die Asah am meisten vorhersagen, im Vergleich zu gesunden Kontrollen und Dind gegenüber Nicht-Dind.
• Die Leistung der Vorhersagemodelle wird anhand der R² -Metrik bewertet.

Funktionsanreicherungsanalyse:

• Die Gen-Set-Anreicherungsanalyse (GSEA) unter Verwendung der "Gen2func" -Funktion der Funktionskartierung und Annotation der genomweiten Assoziationsstudienplattform (FUMA GWAS) und der Genomregionen, die Annotations-Tool (GROM) annotiert, werden verwendet, um biologische Wege zu identifizieren, die mit signifikanten Methylierungsänderungen verbunden sind.
• Die Pathway -Analyse konzentriert sich auf die Immunantwort, Neuroinflammation, endotheliale Dysfunktion und den Phosphorstoffwechsel, da diese Prozesse an der Asah -Pathophysiologie beteiligt sind.

Qualitätssicherung und Datenvalidierung

Interne Datenvalidierung:

• Automatisierte Datenüberprüfungen werden verwendet, um Inkonsistenzen in Methylierungsprofilen zu identifizieren.
• Die vergleichende Analyse gegen Referenzdatensätze stellt sicher, dass die Methylierungsmuster mit bekannten biologischen Mechanismen übereinstimmen.

Quelldatenüberprüfung:

• Die Methylierungsprofile werden mit öffentlich verfügbaren Datenbanken überprüft, um konsistente Konsistenz mit früheren epigenomweiten Assoziationsstudien zu gewährleisten.
• Demografische und klinische Daten der Patienten werden gegen elektronische Krankenakten überprüft, um die Genauigkeit sicherzustellen.

Umgang mit fehlenden Daten:

• Wenn Methylierungsdaten für bestimmte CPG -Stellen fehlen oder unter den Nachweisschwellenfestern werden diese Stellen von der Analyse ausgeschlossen.
• Fehlende klinische Daten werden unter Verwendung mehrerer Imputationsmethoden behandelt, um die Verzerrung zu minimieren.

Rechtfertigung der Stichprobengröße

Kohortenzusammensetzung:

• 61 ASAH -Patienten (32 mit Dind, 29 ohne Dind).
• 61 übereinstimmte gesunde Kontrollen von GSE246337.

Die relativ kleine Stichprobengröße wurde anhand früherer EWAS -Studien zu ASAH -Einschränkungen und zukünftigen Richtungen ausgewählt

Gewebespezifische Einschränkungen:

o Die Studie verwendet eine periphere Blut -DNA, die möglicherweise nicht vollständig die Methylierungsänderungen in der Hirngefäße widerspiegelt. Zukünftige Studien sollten die Ergebnisse in der arteriellen Wand des betroffenen Gefäßes unter Verwendung von Rattenmodellen mit niedriger Mortalität oder Cerebrospinalflüssigkeit validieren.

Dind Subgruppenbeschränkungen:

O Aufgrund der relativ geringen Stichprobengröße erfordern die mit Dind im Zusammenhang mit DInd in Bezug auf größeren Kohorten eine externe Validierung.

Schlussfolgerung Diese Studie zielt darauf ab, neue Einblicke in epigenetische Veränderungen im Zusammenhang mit Asah und Dind zu liefern. Durch die Identifizierung differentiell methylierter CPG -Stellen soll die Studie die Entdeckung der Biomarker für die frühzeitige Risikostratifizierung und die potenziellen therapeutischen Ziele bei ASAH -Patienten verbessern.