Erilaisilla selkäydinstimulaatiomuodoilla hoidettujen potilaiden transkriptominen profiili (SCS-OMICS)

Epäonnistunut selkäkirurgiaoireyhtymä (FBSS) on todellinen haaste asiantuntijalle kliinisen monimutkaisuutensa ja taloudellisen merkityksensä vuoksi, ei vain hoidon kustannuksissa, vaan oireyhtymän suuren ilmaantuvuuden vuoksi työikäisillä ja normaalin elinajanodoteilla. Tämä oireyhtymä on lumbosakraalisen leikkauksen komplikaatio, jonka ilmaantuvuus vaihtelee 5-40 %:lla.

Selkäydinstimulaatiota (SCS) on käytetty FBSS-potilaiden hoidossa jo vuosia turvallisesti ja tehokkaasti. Vaikka alun perin uskottiin, että pääasiallinen vaikutusmekanismi selittyy Wallin ja Melzackin vuonna 1965 kuvaamalla "Gate Control Theory" -teorialla, on huomattava, että muut mekanismit tämän lisäksi voisivat edistää SCS:n aiheuttaman kivun lievitystä. Näitä ovat hermosolujen kiihottumisen ja yliherkkyyden estäminen ydintasolla sekä muutokset välittäjäaineiden, kuten GABA:n, asetyylikoliinin, adenosiinin, serotoniinin ja norepinefriinin, vapautumisessa, jotka liittyvät kivun välittymiseen ja modulaatioon. SCS:n terapeuttisen vaikutuksen taustalla olevat molekyylimekanismit ovat kuitenkin edelleen tuntemattomia.

Geneettisiä tutkimuksia käytetään antamaan uusia näkemyksiä kivun alkamisen ja jatkumisen taustalla olevista molekyylimekanismeista. Näitä voidaan ohjata hypoteesilla, jolloin arvioidaan oletusmolekyylien ilmentymistä, tai hypoteesista riippumatta tutkia geenin ilmentymistä geenitasolla koko genomissa. Microarray-sirut mittaavat satojen geenien ilmentymistä tietyssä näytteessä. Niitä on käytetty lukuisten biologisten järjestelmien tutkimiseen, ja niitä on käytetty arvioitaessa laajoja muutoksia transkription tasolla keskus- tai ääreishermoston eri osissa, mikä on johtanut uusien kipuun liittyvien geenien, kuten Kv9.1-alayksikön, löytämiseen. kaliumkanavasta tai KCNS1:stä.

Viime aikoina jotkut eläinmallitutkimukset viittaavat siihen, että SCS tuottaa laajoja muutoksia geeniekspressioon. Tilley ja yhteistyökumppanit havaitsivat, että SCS tuotti modulaatiota muun muassa 5HTra:n, cFOS:n ja GABAbr1:n ilmentymiseen, ja käytetyn virran määrän ja GABAbr1:n, Na/K ATPaasin (negatiivinen korrelaatio), 5HT3r:n ja VIP:n (positiivinen) ilmentymisen välillä oli vahva korrelaatio. korrelaatio) ydintasolla ja myös selkäjuuren ganglion tasolla. Nämä kirjoittajat keskittyivät analysoimaan geeniryhmiä, joiden osoitettiin muuttuneen perifeeristen hermovaurioiden eläinmalleissa. Stephens ja yhteistyökumppanit suorittivat RNA-sekvenssin rottien selkäytimestä, joilla oli neuropaattista kipua, joka oli sekundaarista iskiashermon ligaatiosta ja johon istutettiin selkäydinstimulaattori, ja havaitsivat, että geenin ilmentyminen muuttui SCS:n käytön jälkeen. He havaitsivat, että joidenkin avaingeenien ilmentyminen proteiinitiheän postsynaptisen tukiproteiiniverkoston ilmentymisessä glutamaergisissä synapseissa on alasäädelty SCS:n jälkeen; tämä voi horjuttaa tätä tiheää verkkoa, mikä heikentää synaptisen signaloinnin tehokkuutta. He havaitsivat myös, että SCS voi aktivoida lähellä olevia selkäydinteitä, jotka vaikuttavat hermosoluihin ja kiiltosoluihin distaalisissa selkärangan segmenteissä. Vallejon ja Tilleyn ryhmä suoritti myös laajan transkriptioanalyysin neuropaattisen kivun eläinmalleissa ja havaitsi, että SCS tuottaa merkittävää modulaatiota geenien ilmentymiseen selkäytimen ja selkäjuuren ganglion tasolla geeniryhmien ja aineenvaihduntareittien kanssa, jotka ovat samankaltaisia ​​molemmissa kudoksissa ja jotka ovat suoraan tai epäsuorasti liittyvät hermoston regeneraatioon, tulehdus- ja immuunivasteiden säätelyyn ja ionikuljetuksen säätelyyn. Ryhmämme analysoi eri markkerien (kannabinoidireseptoreista, opioidireseptoreista ja opioidipeptideistä) geeniekspressiota käyttämällä reaaliaikaista polymeraasiketjureaktiota lymfosyytti-RNA:sta, joka oli saatu SCS:llä hoidettujen FBSS-potilaiden perifeerisistä verinäytteistä, ja havaitsi merkittävän proenkefaliinin nousun ( PNK) SCS:n jälkeen suhteessa lähtötasoon ja säilyy ajan mittaan.

Mikrosirujen genomin laajamittaisen tutkimuksen etuja hyödyntäen olemme viime vuosina toteuttaneet tutkimusprojektin, jonka päätavoitteena on tunnistaa uusia molekyyliemäksiä, jotka määritellään transkriptomisilla profiileilla, jotka ilmentyvät eri tavalla niiden potilaiden plasmassa, joilla on FBSS ja hoidettu tonicilla tai perinteisellä SCS:llä. Tätä tutkimusta on rahoittanut Instituto de Salud Carlos III hankkeen PI16/01364 kautta (yhteisrahoittaja Euroopan aluekehitysrahastosta/Euroopan sosiaalirahastosta "Away to make Europe"/"Investing in your future"). Hankkeen hyväksyi Valencian yliopistollisen yleissairaalan kliinisen tutkimuksen eettinen komitea. Tutkimus noudatti paikallisia määräyksiä, hyvän kliinisen käytännön ohjeita ja Helsingin julistuksen periaatteita sekä voimassa olevaa lainsäädäntöä ja määräyksiä, jotka koskevat henkilötietojen suojaa sekä terveydenhuollon tiedonsaantia ja dokumentointia koskevia oikeuksia ja velvollisuuksia. Ryhmämme suoritti transkriptomisen analyysin sellaisten potilaiden verestä, joilla oli FBSS ja joita hoidettiin SCS:llä (vastepotilaat); saimme näytteitä ennen järjestelmän istuttamista ja eri aikoina sen jälkeen löytääksemme erilaisen geeniekspression vasteena hoidolle ja jotka voisivat toimia mahdollisina hoidon tehokkuuden biomarkkereina. Suoritimme myös transkriptioanalyysin potilaista, joilla SCS ei ollut tehokas (ei-responderit), vertaamalla tuloksia reagoiviin potilaisiin tarkoituksena löytää SCS-hoitovasteen mahdollisten biomarkkerien erilainen ilmentyminen. Lopuksi verrasimme FBSS-diagnoosin saaneiden potilaiden ilmenemistä ryhmään selkärangan häiriintyneitä potilaita, jotka eivät kehittäneet kipua ja toimivat kontrolliryhmänä; yritämme löytää eroja geenien ilmentymisessä näiden kahden populaation välillä tavoitteena löytää mahdollisia taudin kehittymisen biomarkkereita. Mukana oli 30 potilasta, joilla oli SCS-hoidettu FBSS (joista 7 ei reagoinut ja 23 reagoinut) ja 15 kontrollipotilasta. Olemme saaneet päätökseen näytejaksojen rekrytoinnin ja analysoinnin ja olemme parhaillaan lopputulosten tulkintavaiheessa ja vastaavien julkaisujen kehittämisessä. Vaikka tulokset eivät ole lopullisia, alustava analyysi osoittaa, että lähtötasolla on yli 190 eri tavalla ilmentynyttä geeniä (p < 0,05), kun verrataan verrokkipotilaita ja SCS:llä hoidettuja FBSS-potilaita. Löysimme myös yli 750 geeniä, jotka ekspressoituivat eri tavalla potilailla, jotka oli istutettu ennen ja jälkeen SCS-hoidon aloittamisen.

HYPOTEESI

FBSS:ään liittyviä biokemiallisia ja molekyyliprosesseja ei tunneta, samoin kuin muutoksia, joita tapahtuu potilailla, joille tehdään SCS. Transkriptominen analyysi vaikuttaa lupaavilta työkaluilta, joilla saadaan tietoa kroonisen kivun taustalla olevista mekanismeista. RNA:n kvantifiointi RT-PCR:llä mahdollistaa asiaan liittyvien differentiaalisten geenien tunnistamisen ja vankkojen johtopäätösten tekemisen.

Hypoteesimme perustuu siihen, että kipuun liittyvissä kliinisissä tilanteissa täytyy tapahtua erilaista geneettistä ilmentymistä ja että näitä muutoksia tulisi modifioida eri tavalla potilailla, joita hoidetaan menestyksekkäästi selkäydinstimulaatiolla.

Näiden mahdollisten patologian tilan tai kehityksen biomarkkereiden tunnistaminen ja sen hoito auttavat merkittävästi luomaan tarkempia terapeuttisia strategioita ja voivat toimia ennakoivina hoitovasteen biomarkkereina ohjaten terapeuttisten kohteiden valintaa tulevien hoitostrategioiden kehittämistä varten.

TUTKIMUKSEN TAVOITTEET

Näiden hypoteesien ja ryhmämme aiemmin saamien toivottavien tulosten pohjalta tutkijat pyrkivät vertailemaan, tuottaako SCS-järjestelmän DTM-ohjelmointi erilaista ilmaisutason vaikutusta kuin perinteinen ohjelmointi tarkoituksenaan etsiä biomarkkereita vasteesta ja kehityksestä. ohjelmointimoodi.

Tutkijat pyrkivät myös tutkimaan, voisivatko nämä erot liittyä merkittävästi erilaisiin kliinisiin tuloksiin ja korreloida eri menetelmien vaikutuksen intensiteetin kanssa.