miR-142-3p mahdollisena synaptopatian biomarkkerina MS:ssä

Viime vuosikymmenen aikana rakenteelliset ja toiminnalliset synaptiset muutokset, joita kutsutaan yhteisesti synaptopatiaksi, ovat tulleet määrääväksi patologiseksi prosessiksi, joka myötävaikuttaa multippeliskleroosin (MS) ja sen hiirimallin, kokeellisen autoimmuunisen enkefalomyeliitin (EAE) hermostoa rappeuttavaan vaurioon. Koska synaptiset muutokset ja häviäminen ovat palautuvia, toisin kuin hermosolujen häviäminen, varhainen havaitseminen voisi mahdollistaa varhaisen kliinisen intervention, jolla on mahdollisesti parempia terapeuttisia tuloksia, mutta luotettavia biomarkkereita ei ole vielä saatavilla.

Aivo-selkäydinnesteissä (CSF) kiertävät mikroRNA:t (miR:t) ovat hyviä ehdokkaita mahdollisina herkkinä biomarkkereina MS-synaptopatian aiheuttaman taudin etenemiseen. Ne edustavat uutta luokkaa geeniekspression modulaattoreita, jotka ovat vakaasti läsnä kehon nesteissä ja joilla on kriittinen rooli monissa fysiologisissa ja patologisissa prosesseissa, erityisesti keskushermostossa. Vastaavasti on äskettäin osoitettu, että miR-142-3p on ratkaiseva komponentti EAE/MS-eksitotoksisten synaptisten toimintahäiriöiden haitallisessa säätelyakselissa alentamalla gliaglutamaattiaspartaattikuljettajan / eksitatorisen aminohapon kuljettajan 1 (GLAST/EAAT1) tasoa. ) proteiinia. Lisäksi miR-142-3p-tasot ovat kohonneet sekä EAE:n aivoissa että CSF:ssä potilailla, joilla on relapsoiva-remittoiva MS (RRMS) ja korreloivat taudin etenemisen kanssa. Alustavat tiedot paljastavat myös, että miR-142-3p on erilaisten MS-tautien farmakologisten hoitojen suora kohde, kun taas ei-farmakologisten hoitojen vaikutusta terapeuttisena transkraniaalisena magneettistimulaationa (TMS) MS-taudin spastisuuden parantamiseksi ei vielä tunneta.

Näiden näkemysten perusteella tehdään noin kuuden vuoden prospektiivinen ja retrospektiivinen kohorttitutkimus sen arvioimiseksi, onko miR-142-3p mahdollinen biomarkkeri MS-synaptopatiasta johtuvalle taudin etenemiselle (AIM1) ja sairautta modifioivien hoitojen tehokkuudelle. DMT:t), joita tällä hetkellä käytetään MS-hoidossa (AIM2a). Lisäksi perifeerisestä verestä suoritetaan geneettinen seulonta yksittäisen nukleotidin polymorfismien (SNP:t) tunnistamiseksi miR-142-3p- ja GLAST/EAAT1-geenejä koodaavilla ja/tai säätelevillä alueilla, jotka liittyvät MS-synaptopatiaan (AIM2b). Lopuksi toistuva TMS-stimulaatioprotokolla (iTBS) suoritetaan alaryhmälle seulottuja MS-potilaita, joilla on alaraajojen spastisuus (interventioalatutkimus), jotta voidaan arvioida potilaan vaste hoitoon, joka liittyy tunnistettuihin SNP:ihin (AIM2c).

Ottaen huomioon MS-taudin heterogeenisyyden ja monimutkaisuuden, monimuuttuva lähestymistapa mahdollistaa miR-142-3p:n vaikutuksen tutkimiseen synaptopatian (AIM1) vaikutuksesta MS-taudin kulkuun.

Ensinnäkin miR-142-3p-tasot MS CSF:ssä (rekrytointipäivä, T0) korreloidaan muiden mahdollisten taudin etenemisen kannalta oleellisten muuttujien kanssa, kuten:

• kliininen (sairauden kesto, arvioitu vuosien lukumääränä puhkeamisesta viimeisimpään vammaisuuden arviointiin; vammaisuus, arvioitu EDSS:llä = Expanded Disability Status Scale; Progression Index, PI = EDSS/sairauden kesto; muutos ARR:ssa = Annualized Relapse Rate) ja neuroradiologiset parametrit (kaksoiskaikuprotonitiheys; FLAIR = nesteen vaimennettu inversion palautuminen; T2-WI = T2-painotetut spin-kaikukuvat ja T1-WI = kontrastia edeltävät ja kontrastin jälkeiset T1-painotetut spin-kaikukuvat suonensisäisen annon jälkeen gadolinium (Gd) -infuusio) T0:ssa ja kerran vuodessa 6 vuoden seurannan aikana, jos uusiutumista ei tapahdu (T12, T24, T36, T48, T60, T72);
• tulehduksellisten ja mahdollisten eksitotoksisten proteiinitekijöiden (kuten IL-1p, TNF ja RANTES-CCL5) tasot CSF:ssä (TO);
• neurofilamenttien, beeta-amyloidin, tau-proteiinien ja kasvutekijöiden (kuten NGF, PDGF ja BDNF) tasot CSF:ssä, mahdollisina indikaattoreina neurodegeneratiivisista ja regeneratiivisista prosesseista, joita tapahtuu aivo-selkäydinnesteen poistuessa (T0).

Muuttuvan ulottuvuuden pienentämiseksi sovelletaan pääkomponenttianalyysiä (PCA), jossa otetaan huomioon miR-142-3p:n vaikutus taudin etenemiseen osana monimutkaista aivo-selkäydinnesteessä kiertävien molekyylien verkostoa, ja yksimuuttujat ja monimuuttujat korrelaatiot toistetaan. .

Monimuuttuja-analyysissä (perustuu monimuuttujaisiin yleistettyihin lineaarisiin malleihin, GLM) miR-142-3p-tasoja CSF:ssä (tai PCA-komponenteissa, jotka sisältävät miR-142-3p:n osana komponenttia) pidetään riippumattomana muuttujana, joka mukautuu demografisiin, kliiniset ja neuroradiologiset arvot sekä erilaiset DMT-hoidot. Potilaiden hoitokerrostuksiin perustuva lisäanalyysi yritetään (AIM2a).

Lopuksi miR-142-3p:n (tai PCA-komponenttien, mukaan lukien miR-142-3p) CSF-tasot, joiden on tunnistettu liittyvän sairauden etenemismuuttujiin, korreloidaan neurofysiologisten parametrien kanssa, jotka tallennetaan TMS:n avulla aivokuoren kiihtyvyys ja plastisuuden arvioimiseksi (SICI = lyhyen aikavälin intrakortikaalinen esto, ICF = intrakortikaalinen fasilitaatio, LICI = pitkän aikavälin intrakortikaalinen esto, PAS = parillinen assosiaatiostimulaatio) MS-potilailla T0:ssa. Siten aivo-selkäydinnesteessä kiertävä miR-142-3p validoidaan mahdollisiksi synaptopatian aiheuttaman taudin etenemisen biomarkkereiksi (yksinä molekyyleinä tai osana PCA-komponenttia).

MS-synaptopatiaan (AIM2b) liittyvien miR-142-3p:tä ja GLAST/EAAT1:tä koodaavien geenien geneettisten varianttien tunnistamiseksi SNP:t analysoidaan T0:ssa ja ne korreloidaan CSF:n miR-142-3p-tasojen ja muiden mahdollisten muuttujien kanssa. taudin eteneminen kuten AIM1:ssä. PCA- ja GLM-malleja sovelletaan kuten AIM1:ssä.

Hoitovasteen arvioimiseksi seulottujen MS-potilaiden alaryhmässä, jotka sisältyivät interventioalatutkimukseen perustuen kahden viikon iTBS-protokollaan alaraajojen spastisuuden vähentämiseksi, Soleus H -refleksin H/M-amplitudisuhteen ja modifioidun Ashworth-asteikon (MAS) perusteella otetaan huomioon ennen (W0) ja sen jälkeen (W2) stimulaatioprotokollaa. Potilaan iTBS-stimulaatioprotokollan ja spesifisten SNP:iden välinen mahdollinen yhteys arvioidaan (AIM2c).

Tilastollinen analyysi suoritetaan Prism GraphPad 6.0:lla, IBM SPSS Statistics 15.0:lla, R-ohjelmistolla ja T-MEV 4.4.1:llä. Data testataan normaalijakauman suhteen Kolmogorov-Smirnov- ja Shapiro-Wilk-testeillä. K-means-menetelmää käytetään MS-potilaiden jakamiseen homogeenisiin klustereihin perustuen aivo-selkäydinnesteen miR-142-3p-tasoihin ja muihin asiaankuuluviin parametreihin. Kahden ryhmän väliset erot analysoidaan käyttämällä Studentin t-testiä, Mann-Whitney-testiä, Fisherin tarkkaa testiä tai log-rank-testiä tapauksen mukaan; useita vertailuja suorittaa ANOVA ja sen jälkeen Tukey HSD tai Kruskal-Wallis. Pearsonin tai ei-parametriset Spearman-korrelaatiokertoimet suoritetaan, jotta voidaan arvioida CSF:n miR-142-3p-tasojen tai MIR142:n ja SLC1A3:n spesifisten geneettisten varianttien (tai vastaavan PCA-komponentin, katso seuraava) yhteyttä jatkuviin demografisiin, kliinisiin ja neuroradiologisiin parametreihin ( esim. ikä, muutokset EDSS:ssä, T2-vaurioiden määrä jne.). Useita vertailuja varten sitä ohjataan False Discovery Rate (FDR) käyttämällä Benjaminin ja Hochbergin ehdottamaa menetelmää.

PCA:ta käytetään edustamaan mahdollisesti korreloituvia muuttujia (miR-142-3p:n CSF-tasot tai MIR142:n ja SLC1A3:n spesifiset geneettiset variantit, tulehdukselliset ja mahdolliset eksitotoksiset proteiinitekijät sekä neurofilamenttien, beeta-amyloidin, tau-proteiinin ja kasvutekijöiden tasot). pääkomponentit (PC), jotka ovat lineaarisesti korreloimattomia, jotka on saatu käyttämällä ortogonaalista muuntamista. PC:t järjestetään siten, että ensimmäisellä PC:llä on suurin mahdollinen varianssi ja vain osa komponenteista valitaan edustamaan korreloituja muuttujia. Tämän seurauksena muuttujien ulottuvuus pienenee.

MiR-142-3p:n validoimiseksi synaptopatian aiheuttaman taudin etenemisen biomarkkerina (mitattuna kliinisillä tai radiologisilla muutoksilla ja TMS-muuttujilla) tai MS-synaptopatiaan liittyvien MIR142:n ja SLC1A3:n spesifisten SNP:iden validoimiseksi käytetään GLM-malleja ottaen huomioon vastaavasti miR-142-3p-taso CSF:ssä (tai tunnistetut PCA-komponentit, mukaan lukien miR:t) tai geneettiset variantit itsenäisenä muuttujana, joka mukautuu demografisiin, kliinisiin, neuroradiologisiin, neurofysiologisiin, biokemiallisiin tekijöihin ja hoitoihin.

Tiedot esitetään keskiarvona (keskihajonta, sd) tai mediaanina (25.–75. prosenttipiste). Merkitystaso on p<0,05.