Entdeckung und Validierung von Periodontitis-Biomarkern

Parodontitis ist ein bedeutendes Problem der öffentlichen Gesundheit in China: Sie ist für den Verlust der Kaufunktion bei 60 Millionen älteren Erwachsenen verantwortlich, und 400-500 Millionen Erwachsene befinden sich auf derselben Krankheitsbahn. Zudem sind Gingivitis und frühe Stadien der Parodontitis in allen Altersgruppen weit verbreitet. Die Lancet-Studie zur Krankheitslast aus dem Jahr 2021 liefert besorgniserregende Prognosen für die Mundgesundheit Chinas mit einem Anstieg von fortgeschrittener Parodontitis um 47,8 % und einem Anstieg der Zahnlosigkeit um 217 % bis zum Jahr 2050. Diese Zahlen sind für das chinesische Gesundheitssystem nicht zu bewältigen, es sei denn, eine Reihe koordinierter Maßnahmen wird umgesetzt: i) Gesundheitserziehung zur Förderung der Mundhygiene in Schule und Arbeitsplatz; ii) effektive KI-basierte Selbsterkennungsstrategien und genaue Identifizierung von Hochrisikopersonen; iii) effiziente Behandlungsmodalitäten; und iv) Reorganisation des Gesundheitssystems.

Wir haben einen KI-basierten Selbsterkennungstest für die allgemeine Bevölkerung über eine App entwickelt, patentiert und validiert. Er basiert auf einigen validierten Fragen und der Durchführung eines Lateral-Flow-Immunoassays zum Nachweis von aktivierter Matrix-Metalloproteinase 8 (aMMP8). Der Algorithmus ermöglicht eine genaue Selbsterkennung schwerer Parodontitis. Das System kann jedoch Personen ohne klinisch evidente Parodontitis (Personen mit oberflächlicher Entzündung, die mit Gingivitis und beginnender Parodontitis vereinbar ist), die die Krankheit entwickeln werden, nicht identifizieren, die daher das Ziel frühzeitiger Interventionen sein sollten. Diese Einschränkung ist auf unzureichendes Wissen über den Prozess zurückzuführen, der oberflächliche Entzündung (Gingivitis) in Parodontitis umwandelt. Diese Einschränkung zeigt sich in den kürzlich veröffentlichten, vom NIH gesponserten Ergebnissen der amerikanischen Diagnosestudie zur Erkennung von Biomarkern für den Beginn (und das Fortschreiten) der Parodontitis. In ihrer Studie zeigen Teles et al. (2024), dass fast 24 % der Gingivitis-Personen über einen Zeitraum von 12 Monaten zu Parodontitis fortschreiten, aber es gelang nicht, Speichel- oder Serum-Biomarker zu identifizieren. Ebenso identifizierte unsere kürzlich abgeschlossene Studie (Li et al. in Vorbereitung) keine hochgenauen Biomarker für Krankheitsbeginn und -fortschreiten. Wichtig ist, dass die amerikanische und unsere Studie vermutete Biomarker getestet haben, die auf dem derzeit groben Wissen über den Krankheitsprozess basieren. Lücken im grundlegenden Wissen sind nun offensichtlich und schränken unsere Fähigkeit ein, Parodontitis früh zu erkennen. Zudem kann die derzeitige grobe Differentialdiagnose auf Basis der klinischen Untersuchung mit einer Parodontalsonde mit Millimetermarkierungen Gingivitis nicht genau von Parodontitis im Frühstadium unterscheiden, was die Definition der Grundwahrheit (Goldstandard) erschwert.

In der aktuellen Studie schlagen wir vor, einen Multi-Omics-Ansatz umzusetzen, um die Fähigkeit zu testen, eine gemischte Population klinisch nicht unterscheidbarer Gingivitis und Parodontitis im Stadium I in zwei oder mehr Cluster zu unterteilen. In dieser Biomarker-Entdeckungsphase planen wir, mehrere hochmoderne Methoden zu verwenden: i) Laser-Scanning-Mikrodissektion-Proteomik von Gewebebiopsien, ii) konventionelle Speichelproteomik, iii) Gewebebiopsie-Transkriptomik und iv) Shotgun-Mikrobiomanalyse. Die Methoden werden in einem agnostischen Ansatz angewendet, um die folgenden Hypothesen zu testen:

1. Es ist möglich, zwei oder mehr Cluster von Personen aus einer gemischten Population von Gingivitis- und Parodontitis-Stadium-I-Personen zu identifizieren.
2. Die Cluster unterscheiden sich basierend auf wirtseigenen Biomarkern und/oder Mikrobiomfaktoren und dem Risiko des Fortschreitens zu Parodontitis.
3. Die Biomarkerwege und mikrobiellen Virulenzfaktoren unter Personen, die gemäß den verschiedenen Ansätzen zur Erforschung der Krankheitsbiologie identifiziert wurden, sind im Allgemeinen konsistent.
4. Es ist möglich, einen begrenzten Satz von Biomarkern zu identifizieren, der verwendet werden kann, um den Beginn von Parodontitis vorherzusagen und somit frühzeitige Interventionen für diese Hochrisikopopulation zu zielen.