Enfermedad Biosignas en el espectro ALS/FTD: nuevas perspectivas biológicas impactantes más allá de los enfoques clínicos (SPECTRALS)

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la demencia frontotemporal (FTD) se consideran dos manifestaciones del mismo continuo de la enfermedad, compartiendo características clínicas, genéticas y patológicas comunes. Ambas enfermedades pueden incluso concurrir en el mismo paciente, sin embargo, los mecanismos subyacentes que desencadenan ELA, FTD o su fenotipo mixto no se comprenden completamente. Desafortunadamente, los biomarcadores confiables para el diagnóstico clínico ALS/FTD aún faltan. El objetivo de este proyecto es emplear un enfoque multidisciplinario de vanguardia para investigar no solo las muestras tradicionales de líquido cefalorraquídeo (CSF), sino también otros tejidos fácilmente accesibles como la piel, la mucosa olfativa (OM), el suero y las lágrimas. Este proyecto tiene la intención de descubrir nuevos biomarcadores capaces de reconocer los fenotipos clínicos ALS/FTD, fortalecer el diagnóstico clínico de fenotipos específicos (p. Ej. Bulbar vs ALS de inicio espinal), predicen a los pacientes con riesgo de desarrollar un fenotipo de enfermedad mixta (ALS+FTD o viceversa), evalúe la eficacia de los tratamientos terapéuticos y capaz de invertir mecanismos biológicos específicos involucrados en el inicio y la progresión de cada enfermedad. El valor agregado del proyecto es que explorará ALS/FTD desde un punto de vista periférico mediante el uso de tejidos que aún no se han examinado a fondo en este campo de investigación. Estos tejidos se someterán a análisis directo para el descubrimiento de biomarcadores o procesados ​​para realizar estudios celulares y estructurales útiles para profundizar nuestra comprensión del proceso neurodegenerativo ALS/FTD y descubrir nuevas moléculas o mecanismos farmacéuticos. Para lograr nuestros objetivos, el primer año del proyecto se dedicará a inscribir pacientes, realizando también un estudio retrospectivo que utiliza las muestras de CSF, suero, lágrimas y OM ya disponibles de una cohorte extensamente caracterizada de pacientes con bals, sals, FTD, así como sujetos con otras condiciones neurológicas no neurodegenerativas (NNC). Estas muestras se someterán a los siguientes análisis (1) NGS, (2) SIMOA (para cuantificar las proteínas de NFL, tau, fosfo-tau y beta-amiloide), (3) microfluídico (para determinar el miRNA y los perfiles de ARN no codificantes largos), (4) bioplex (para evaluar la ruta de inmunidad innata); (5) Ensayo de amplificación de semillas (para detectar TDP-43 patológico periférico) y (6) Miseq Illumina (para analizar la composición de la microbiota). Para los análisis microfluídicos y bioplex, el estudio retrospectivo servirá para el descubrimiento de biomarcadores. Mientras que, para análisis de Simoa, SAA y Miseq, este estudio permitirá la recopilación de datos preliminares fundamentales y el ajuste fino de los procedimientos analíticos. Los solicitantes ya han obtenido datos prometedores que muestran que el perfil de miRNA en el contenido de suero y TDP-43 en OM (SAA) podría discriminar entre Bals y Sals. Estos hallazgos sugieren que el perfil molecular y biológico es factible y podría afectar tangiblemente el diagnóstico de ALS/FTD. El segundo año del estudio se centrará en someter las muestras recién recopiladas a los mismos análisis que se describió anteriormente, ya sea para la validación de biomarcadores o para recopilar todos los datos necesarios y esenciales para determinar si algunas alteraciones periféricas y en qué medida realmente difieren entre las patologías. Todos los datos serán procesados ​​por el Grupo del Centro de Ciencias de Datos (bioinformáticos expertos, estadísticos, matemáticos y neurobiólogos) para evaluar si nuestros hallazgos permiten la identificación de biosignas de enfermedades en el espectro ALS/FTD.

The research group is composed of four operative units (OUs): Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta (UO1), Università degli Studi di Napoli "Federico II" (UO2), Consorzio Interuniversitario Risonanze Magnetiche Metallo Proteine ​​(UO3) and Azienda Ospedaliero Universitaria di Sassari (UO4). Se ha decidido incluir un grupo de Sardinia (UO4) porque es una de las regiones italianas con la mayor incidencia de ELA y contribuirá a la inscripción de pacientes con presentaciones clínicas más heterogéneas. OU1 y UO4 serán responsables de seleccionar muestras biológicas retrospectivas y reclutar pacientes con ELA/FTD y NNC en el primer año del estudio. El CSF, la sangre, las lágrimas, la piel y las muestras de OM se han recolectado o serán recolectados utilizando procedimientos estandarizados y compartidos mediante OU1 y UO4 de un total de pacientes (n = 105), bals (n = 32), FTD (n = 66) y NNC (n = 27). Un subconjunto de muestras recolectadas de los pacientes con sals (n = 45), bals (n = 12), FTD (n = 30) y NNC (n = 12) está disponible en UO1 y UO4 y se analizará durante el primer año de inscripción de nuevos pacientes. Todos los sujetos reclutados se someterán a amplias evaluaciones clínicas y neuropsicológicas y se someterán a la prueba de Sniffin 'Sticks de Burghart antes de CSF, sangre, OM, piel y muestreo de lágrimas. Las muestras serán distribuidas y analizadas por cada UO de la siguiente manera: el CSF se preparará para el análisis SIMOA en UO4 o para (1) miRNA y ARN largo no codificante, y (2) análisis SAA en UO1. La sangre se procesará inmediatamente en UO1 y UO4 para aislar la fracción sérica que se analizará en UO4 (medición SIMOA de NFL, amiloide-beta, tau y fosforilado en los niveles de treonine 181 tau (p-tau)) y UO1 (evaluación de miRNA y perfiles de ARN no modificadores largos y evaluación y evaluación del innato innato-avapado). Las lágrimas se prepararán para miRNA y ARN no codificante largo o para análisis SAA en UO1. OM se preparará para (1) miRNA y ARN largo no codificante, (2) análisis de SAA y (3) microbiota en UO1. Finalmente, la piel se preparará para (1) miRNA y ARN no codificante largo o (2) análisis SAA en UO1 y se procesará para obtener fibroblastos de células primarias que se enviarán a UO2 para (3) estudios de biología celular que incluyen un análisis de microscopía de súper resolución de agregados intracelulares y caracterización molecular de sus rutas de degradación/degradación. Finalmente, UO3 (1) producirá TDP-43 recombinante (para análisis SAA realizados en UO1) que posee características especiales útiles para producir espectros de RMN de buena calidad para una caracterización estructural detallada y (2) analizar productos SAA seleccionados por proteína-NMR. Todos los datos generados en este proyecto, incluida toda la información clínica y psicológica relevante, serán analizados por miembros del grupo del Centro de Ciencias de Datos (DSC) que se ha creado recientemente en UO1. DSC combina la experiencia de los bioinformáticos, estadísticos, matemáticos y neurobiólogos con el objetivo de aplicar metodologías analíticas sofisticadas a datos clínicos, ómicos y de imágenes. Finalmente, otros colaboradores (ver la sección apropiada) que trabajan en UO3 ayudará con el estudio de proteínas-NMR. Por lo tanto, la colaboración sinérgica entre todos los UOS es vital para lograr los objetivos del proyecto.