Taudin biosignaturit ALS/FTD -spektrissä: uudet vaikuttavat biologiset näkökulmat kliinisten lähestymistapojen lisäksi (SPECTRALS)

Amyotrofista lateraaliskleroosia (ALS) ja frontotemporaalista dementiaa (FTD) pidetään saman taudin jatkumon kahta oiretta, jotka jakavat yleiset kliiniset, geneettiset ja patologiset piirteet. Molemmat sairaudet voivat jopa esiintyä samassa potilaassa, mutta taustalla olevat mekanismit, jotka laukaisevat ALS: n, FTD: n tai niiden sekoitetun fenotyypin, ei kuitenkaan ymmärretä täysin. Valitettavasti ALS/FTD: n kliinisen diagnoosin luotettavia biomarkkereita puuttuu edelleen. Projektin tavoitteena on käyttää huipputeknistä, monitieteistä lähestymistapaa tutkiakseen perinteisiä aivo-selkäydinnesteen (CSF) näytteitä, vaan myös muita helposti saatavilla olevia kudoksia, kuten iho, haju limakalvo (OM), seerumi ja kyyneleet. Tämän projektin tarkoituksena on paljastaa uudet biomarkkerit, jotka kykenevät tunnistamaan ALS/FTD -kliiniset fenotyypit, vahvistaa spesifisten fenotyyppien kliinistä diagnoosia (esim. Bulbar vs. Selkärangan alkaminen ALS), ennusta potilaat, joilla on riski sekoitettujen sairauden fenotyypin (ALS+FTD tai päinvastoin), arvioida terapeuttisten hoidojen tehokkuutta ja kykenee paljastamaan kunkin taudin alkamiseen ja etenemiseen osallistuviin spesifisiin biologisiin mekanismeihin. Hankkeen lisäarvo on, että se tutkii ALS/FTD: tä oheislaitteesta käyttämällä kudoksia, joita ei ole vielä tutkittava perusteellisesti tällä tutkimusalalla. Nämä kudokset joko altistetaan suora analyysi biomarkkereiden löytämiselle tai prosessoidaan suorittamaan solu- ja rakennetutkimuksia, jotka ovat hyödyllisiä syventämään ymmärrystämme ALS/FTD -neurodegeneratiivisesta prosessista ja paljastamaan uusia lääkekappaleet molekyylejä tai mekanismeja. Tavoitteemme saavuttamiseksi projektin ensimmäinen vuosi on omistettu potilaiden ilmoittautumiseen. Suorittamalla myös retrospektiivinen tutkimus, jossa käytetään jo saatavilla olevaa CSF-, seerumia, kyyneleitä ja OM-näytteitä, jotka on kerätty laajasti karakterisoidusta kohortista potilaista, joilla on balit, SALS, FTD, samoin kuin muiden ei-neurodegeneratiivisten neurologisten olosuhteiden kanssa (NNC). Nämä näytteet altistetaan seuraaville analyyseille (1) NGS, (2) SIMOA (NFL: n, tau-, fosfo-tau- ja beeta-amyloidiproteiinien kvantifioimiseksi (3) mikrofluidinen (miRNA: n ja pitkien koodaamattomien RNA-profiilien määrittämiseksi), (4) BIOPLEX (arvioidakseen luontaisen adaptiivisen immuunillisuuden polun); (5) Siementen monistusmääritys (perifeerisen patologisen TDP-43: n havaitsemiseksi) ja (6) Miseq Illumina (mikrobiotan koostumuksen analysoimiseksi). Mikrofluid- ja bipetsx -analyyseissä retrospektiivinen tutkimus palvelee biomarkkereiden löytämistä. SIMOA-, SAA- ja MISEQ-analyyseissä tämä tutkimus mahdollistaa keskeisen alustavan tiedon keräämisen ja analyyttisten menettelyjen hienosäätöön. Hakijat ovat jo saaneet lupaavia tietoja, jotka osoittavat, että seerumin ja TDP-43-pitoisuuden miRNA-profiili OM: ssä (SAA) voisi syrjiä balit ja SALS. Nämä havainnot viittaavat siihen, että molekyyli- ja biologinen profilointi on mahdollista ja voivat vaikuttaa konkreettisesti ALS/FTD: n diagnoosiin. Tutkimuksen toinen vuosi keskittyy vasta kerättyjen näytteiden alistamiseen samoihin analyyseihin kuin aiemmin on kuvattu joko biomarkkereiden validointiin tai kaikkien tarvittavien ja välttämättömien tietojen keräämiseen sen määrittämiseksi, eroavatko jotkut perifeeriset muutokset patologioiden välillä. Kaikki tiedot käsittelee tietotekniikan keskuksen ryhmä (asiantuntijat bioinformatiikat, tilastotieteilijät, matemaatikot ja neurobiologit) arvioidakseen, sallivatko havainnomme tautien biosignaatioiden tunnistamisen ALS/FTD -spektrissä.

Tutkimusryhmä koostuu neljästä operatiivisesta yksiköstä (OUS): Fondazione IRCCS ISTITUTO Neurologico Carlo Besta (UO1), Università Degli Studi di Napoli "Federico II" (UO2), Consorzio Interniversatario Risonze Magnetiche Metallo -proteiini (UO3) ja Azienda OSPEDALIECO -Universari Di ShoSaria (UO3) ja Azienda OSPEDALIES (UO4). Sardiniasta (UO4) on päätetty sisällyttää ryhmä, koska se on yksi italialaisista alueista, joilla ALS: n esiintyvyys on korkein, ja se edistää potilaiden ilmoittautumista, joilla on enemmän heterogeenisiä kliinisiä esityksiä. OU1 ja UO4 ovat vastuussa retrospektiivisten biologisten näytteiden valinnasta ja ALS/FTD- ja NNC -potilaiden rekrytoinnista tutkimuksen ensimmäisenä vuonna. CSF, veri, kyyneleet, iho- ja OM -näytteet on kerätty tai otettu käyttämällä standardisoituja ja jaettuja toimenpiteitä OU1: llä ja UO4: llä yhteensä SALS: sta (n = 105), balit (n = 32), FTD (n = 66) ja NNC (n = 27) potilaat. SALS: ltä (n = 45), balalit (n = 12), FTD (n = 30) ja NNC (n = 12) potilaita on jo saatavana jo osa näytteistä, on jo saatavana UO1: llä ja UO4: llä, ja ne analysoidaan uuden potilaan ilmoittautumisen ensimmäisen vuoden aikana. Kaikille rekrytoiduille koehenkilöille tehdään laajat kliiniset ja neuropsykologiset arvioinnit, ja niille suoritetaan Burghart Sniffin 'Stick -testi ennen CSF: n, veren, OM: n, ihon ja kyyneleiden näytteenottoa. Näytteet jaetaan ja analysoidaan jokaisella UO: lla seuraavasti: CSF valmistetaan joko SIMOA-analyysiin UO4: ssä tai (1) miRNA: n ja pitkien ei-koodaamattomien RNA: n ja (2) SAA-analyysien suhteen UO1: ssä. Veri käsitellään välittömästi UO1: llä ja UO4: llä seerumin fraktiossa, jota analysoidaan UO4: ssä (NFL: n, amyloidi-beeta, tau ja fosforyloituneet simoa-mittaus treoniinilla 181 tau (p-tau)) ja UO1: llä (miRNA: n ja pitkän ei-koodaavien RNA-profiilien arviointi sekä INNADAPT-ADAPTY-IMPANY-PORTEIVE) sekä Innate-Adaptiivisen polkujen arviointi. Kyyneleitä valmistetaan miRNA: lle ja pitkille koodaamattomille RNA: lle tai SAA-analyyseille UO1: ssä. OM valmistetaan (1) miRNA: lle ja pitkille koodaamattomille RNA: lle, (2) SAA: lle ja (3) mikrobiota-analyyseille UO1: ssä. Lopuksi, iho valmistetaan (1) miRNA: n ja pitkien koodaamattomien RNA: n tai (2) SAA-analyysien suhteen UO1: llä ja prosessoidaan primaaristen solufibroblastien saamiseksi, jotka lähetetään UO2: lle (3) solubiologiatutkimuksille, mukaan lukien solunsisäisten aggregaattien superresoluutio-/di-hajautumispolun molekyylisarviointi. Lopuksi UO3 tuottaa (1) rekombinantti TDP-43 (UO1: llä suoritetuille SAA-analyyseille), joilla on erityisiä piirteitä, jotka ovat hyödyllisiä laadun laadun NMR-spektrien tuottamiseksi yksityiskohtaiseen rakenteelliseen karakterisointiin ja (2) analysoimaan valitut SAA-tuotteet proteiini-NMR: llä. Tietotekniikan (DSC) ryhmän jäsenet analysoivat kaikki tässä projektissa kaikki tässä projektissa tuotetut tiedot, mukaan lukien kaikki asiaankuuluvat kliiniset ja psykologiset tiedot, jotka on äskettäin luotu UO1: een. DSC yhdistää bioinformaatioiden, tilastotieteilijöiden, matemaatikkojen ja neurobiologien asiantuntemuksen tavoitteena soveltaa hienostuneita analyyttisiä menetelmiä kliinisiin, omituihin ja kuvantamiseen liittyviin tietoihin. Lopuksi muut yhteistyökumppanit (katso asianmukainen osa), jotka työskentelevät UO3: ssa, auttavat proteiini-NMR-tutkimuksessa. Siksi synergistinen yhteistyö kaikkien UOS: n välillä on elintärkeää projektin tavoitteiden saavuttamiseksi.