In Richtung molekularem Profiling der Parkinson-Krankheit in leicht zugänglichen biologischen Matrices

Zusammenfassende Beschreibung Die Parkinson-Krankheit (PD) ist die häufigste neurodegenerative Erkrankung mit behindernden motorischen Defiziten. PD ist klinisch heterogen, daher werden Biomarker, die verschiedene pathophysiologische Aspekte widerspiegeln, für die Stratifizierung und Auswahl von Patienten in klinischen Studien benötigt. In diesem Projekt zielen wir darauf ab, Biomarker, die mit verschiedenen molekularen Signalwegen (z. B. Synukleinopathie, Neuroinflammation, Neurodegeneration, Amyloidose und Tauopathie) assoziiert sind, in verschiedenen biologischen Proben (Liquor cerebrospinalis, Plasma, Riechschleimhaut und Haut) zu messen, die von einer Kohorte gut charakterisierter Patienten mit PD, anderen neurologischen/neurodegenerativen Erkrankungen und Kontrollen gesammelt wurden. Unter den betrachteten Proben sind Riechschleimhaut und Plasma leicht zugänglich und eignen sich daher für wiederholte Probenahmen in klinischen Studien. Die verschiedenen Biomarker werden mit motorischen, neuropsychologischen und funktionellen Scores assoziiert, um ihre Fähigkeit zu verstehen, verschiedene klinische Ergebnisse vorherzusagen.

Hintergrund / Stand der Technik Die Parkinson-Krankheit (PD) ist eine Synukleinopathie und die häufigste neurodegenerative Erkrankung mit behindernden motorischen Defiziten. PD ist klinisch heterogen; motorische Symptome können von nicht-motorischen Symptomen wie kognitiven Beeinträchtigungen begleitet sein. Viele molekulare Prozesse könnten der phänotypischen Heterogenität von PD zugrunde liegen, wobei synaptische und axonale Degeneration, Neuroinflammation und das gleichzeitige Auftreten verschiedener Proteinopathien zu den am besten charakterisierten gehören und diejenigen, die die größte Chance haben, durch derzeit existierende Biomarker zuverlässig widergespiegelt zu werden. Tatsächlich könnte die Definition robuster Biomarker, die unterschiedliche pathophysiologische Signalwege bei PD widerspiegeln, die Auswahl homogenerer Patienten-Kohorten in klinischen Studien begünstigen und somit die Erfolgschancen einer krankheitsmodifizierenden Therapie, die auf einen oder mehrere dieser Signalwege wirkt, erhöhen. Darüber hinaus könnte die Möglichkeit, diese Marker in biologischen Matrizes zu messen, die für wiederholte Probenahmen geeignet sind, objektive Maßstäbe für die Wirksamkeit des therapeutischen Ansatzes liefern. In diesem Vorschlag werden wir die Expertise von drei verschiedenen italienischen medizinischen Forschungszentren kombinieren, um den klinischen Nutzen von Biomarkern, die verschiedene biologische Signalwege widerspiegeln, darunter Synukleinopathie, Neuroinflammation, Neurodegeneration, Amyloidose und Tauopathie, in verschiedenen biologischen Proben durch Anwendung von Immunoassays, Proximity Extension Assays (PEA) und Seed Amplification Assays (SAA) zu überprüfen.

Beschreibung und Verteilung der Aktivitäten jeder operativen Einheit Die Forschungsgruppe besteht aus drei operativen Einheiten (OU): Azienda Ospedaliera di Perugia (AOPG), Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta (FINCB) und Centro Neurolesi Bonino Pulejo (CNBP). Jede OU wird für die Auswahl retrospektiver biologischer Proben und für die Rekrutierung von Patienten und Kontrollen im ersten Jahr der Studie verantwortlich sein. Zwei leicht zugängliche biologische Proben, d. h. Plasma und OM, wurden/wurden von jeder OU unter Verwendung standardisierter Verfahren von PD-Patienten, Kontrollen (gesunde Probanden und Patienten mit leichten neurologischen Störungen, z. B. Kopfschmerzen, psychiatrischen Störungen, subjektiven Gedächtnisbeschwerden) und Patienten mit Alzheimer-Krankheit (AD) als andere neurodegenerative Erkrankungskontrollen gesammelt. Hautbiopsien und Liquor cerebrospinalis (CSF), die Plasma- und OM-Proben entsprechen, werden bei PD-Patienten und Kontrollen jeweils bei FINCB und AOPG gesammelt. Das Projekt wird eine Gesamtzahl von 200 PD-Patienten (AOPG n = 80, FINCB n = 80, CNBP n = 40), 100 Kontrollen (AOPG n = 40, FINCB n = 40, CNBP n = 10) und 40 AD (AOPG n = 40) umfassen. Alle rekrutierten PD-Patienten werden einer kognitiven Bewertung unterzogen, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) Mini Mental State Examination (MMSE) und Montreal Cognitive Assessment (MoCA), gemäß den Kriterien der Movement Disorder Society für die Bewertung leichter kognitiver Beeinträchtigungen bei PD. Die Movement Disorders Society Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS) wird einschließlich der UPDRS-III-Untersuchung durchgeführt, die verwendet wird, um den motorischen Schweregrad im "on"-Motorzustand zu bestimmen. Außerdem wird der motorische Schweregrad der krankheitsbedingten Behinderung mittels der Hoehn- und Yahr-Skala (H&Y) bewertet. PD-Patienten werden auch Riechtests vor der OM-Probenahme unterzogen. Die Kontrollgruppe wird aus gesunden Freiwilligen für die OM- und Plasma-Sammlung sowie aus kognitiv unbeeinträchtigten Probanden mit subjektiven Gedächtnisbeschwerden durch leichte neurologische Symptome bestehen. Die oben genannten klinischen Informationen wurden bereits für die retrospektive Kohorte gesammelt. AOPG wird sich um die Messung des Plasma-Amyloid-ß (Aß) 42/Aß40-Verhältnisses und von an Threonin 181 phosphoryliertem Tau (p-tau) mit der Lumipulse-automatisierten Plattform kümmern. In einer Teilgruppe von 80 PD-Patienten und 40 AD wurden die CSF-Spiegel dieser Marker bereits gemessen und werden verwendet, um die Korrelation zwischen ihren CSF- und Plasma-Spiegeln zu bewerten. FINCB wird SAA-Analysen von OM- und Hautproben zur Detektion von aggregationsanfälligem a-Synuclein und immunohistochemische Analysen von Hautproben zur Detektion von an Serin 129 phosphoryliertem a-Synuclein (p-a-syn) durchführen. FINCB verfügt über umfangreiche Expertise in SAA-Analysen von OM-Proben und IHC-Analysen von Hautbiopsien. Hier wird das Zentrum die SAA-Analyse auf Hautstanzenbiopsien ausweiten, mit dem Ziel, die diagnostische Genauigkeit von p-a-syn mit den entsprechenden SAA-Befunden zu vergleichen. In einer Teilgruppe von 30 PD und 30 AD/CTRL mit gepaarten OM- und CSF-Proben wird das CSF-SAA-Protokoll von Amprion Inc. bei AOPG angewendet, um die Übereinstimmung der Ergebnisse zwischen CSF und OM zu überprüfen. CNBP wird speziell für die Sammlung klinischer und Biomarker-Daten von den drei Zentren und für die Bewertung ihrer Beziehungen verantwortlich sein. Aus Gründen der Messuniformität werden die PEA-Analysen stattdessen bei Olink (Uppsala, Schweden) zentralisiert, wo die Olink Explore 384 Inflammation und Olink Explore 384 Neurology Panels in allen Plasma-Proben gemessen werden.

Spezifische Ziele und experimentelles Design

1. Bestimmung eines Fingerabdrucks verschiedener klinischer Phänotypen von PD durch Kombination von in OM und Plasma gemessenen Biomarkern.
2. Bewertung der Korrelation zwischen klinischen Scores (Riechtests, MMSE, MoCA, UPDRS-III) und gemessenen Biomarkern in Plasma und OM.
3. Validierung von Synukleinopathie-, Amyloidose- und Tauopathie-Markern in gepaarten OM-, Plasma-, CSF- und Hautproben.

Um die oben beschriebenen Ziele 1, 2 und 3 zu erreichen, sind die Biomarker, die gemessen werden:

• Die in Plasma gemessenen durch Anwendung der Olink Explore 384 Inflammation und Neurology Panels; die Verantwortlichen für diese Analysen sind Dr. Rossella Ciurleo und Dr. Santina Caliri für CNBP, Dr. Lorenzo Gaetani und Prof. Massimiliano Di Filippo für AOPG und Dr. Fabio Moda für FINCB.
• Die a-Synuclein-Seeding-Aktivität in OM- und Hautproben, erhalten durch SAA. Diese Analysen werden bei FINCB zentralisiert und unter der Aufsicht von Dr. Fabio Moda und Dr. Chiara Maria Giulia De Luca durchgeführt.
• Plasma-Spiegel von Aß42/Aß40 und p-tau. Diese Analysen werden bei AOPG unter Verwendung der Lumipulse-vollautomatisierten Plattform unter der Aufsicht von Prof. Lucilla Parnetti und Dr. Lorenzo Gaetani zentralisiert.
• Detektion und Charakterisierung von p-a-syn-Ablagerungen in Hautbiopsien unter Verwendung immunohistochemischer Methoden. Dr. Grazia Devigili wird für diese Analyse verantwortlich sein. Die Verantwortlichen für die klinische Datenerfassung in jedem Zentrum sind Prof. Lucilla Parnetti und Prof. Massimiliano Di Filippo für AOPG, Dr. Paola Caroppo für FINCB und Dr. Davide Cardile für CNBP. Die Datenanalysen-Aufgabe für jedes der drei beschriebenen Ziele wird stattdessen von Prof. Lucilla Parnetti mit Hilfe von Dr. Santina Caliri und Dr. Davide Cardile bei CNBP koordiniert.