Biosignatures de la maladie dans le spectre ALS / FTD: Nouvelles perspectives biologiques percutantes au-delà des approches cliniques (SPECTRALS)

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) et la démence frontotemporale (FTD) sont considérées comme deux manifestations du même continuum de maladie, partageant des caractéristiques cliniques, génétiques et pathologiques courantes. Les deux maladies peuvent même coexister chez le même patient, cependant, les mécanismes sous-jacents déclenchant la SLA, la FTD ou leur phénotype mixte ne sont pas entièrement compris. Malheureusement, les biomarqueurs fiables pour le diagnostic clinique de la SLA / FTD font encore défaut. Le but de ce projet est d'utiliser une approche multidisciplinaire de pointe pour étudier non seulement des échantillons traditionnels de liquide céphalo-rachidien (CSF), mais aussi d'autres tissus facilement accessibles tels que la peau, la muqueuse olfactive (OM), le sérum et les larmes. Ce projet a l'intention de découvrir de nouveaux biomarqueurs capables de reconnaître les phénotypes cliniques de la SLA / FTD, renforcer le diagnostic clinique de phénotypes spécifiques (par exemple. Bulbar vs Spinal Apparition SLA), prédire les patients à risque de développer un phénotype de maladie mixte (ALS + FTD ou vice versa), d'évaluer l'efficacité des traitements thérapeutiques et capable de dévoiler des mécanismes biologiques spécifiques impliqués dans l'apparition et la progression de chaque maladie. La valeur ajoutée du projet est qu'elle explorera la SLA / FTD d'un point de vue périphérique en utilisant des tissus qui n'ont pas encore été examinés en profondeur dans ce domaine de recherche. Ces tissus seront soit soumis à une analyse directe de la découverte de biomarqueurs, soit traités pour effectuer des études cellulaires et structurelles utiles pour approfondir notre compréhension du processus neurodégénératif de la SLA / FTD et découvrir de nouvelles molécules ou mécanismes médicamenteux. Pour atteindre nos objectifs, la première année du projet sera consacrée à l'inscription de patients, réalisant également une étude rétrospective utilisant un LCR, du sérum, des larmes et des échantillons OM déjà disponibles à partir d'une cohorte largement caractérisée de patients avec des BAL, des SAL, des FTD ainsi que des sujets avec d'autres conditions neurologiques non néurrodégériques (NNC). Ces échantillons seront soumis aux analyses suivantes (1) NGS, (2) SIMOA (pour quantifier les protéines NFL, tau, phospho-tau et bêta-amyloïde), (3) microfluidique (pour déterminer les profils d'ARN non codants longs), (4) Bioplex (pour évaluer la voie de l'immunité inné et inné); (5) test d'amplification des graines (pour détecter le TDP-43 pathologique périphérique), et (6) Miseq illumina (pour analyser la composition du microbiote). Pour les analyses microfluidiques et bioplex, l'étude rétrospective servira à la découverte de biomarqueurs. Alors que, pour les analyses SIMOA, SAA et MISEQ, cette étude permettra la collecte de données préliminaires pivots et de réglage fin des procédures analytiques. Les candidats ont déjà obtenu des données prometteuses montrant que le profil de miARN dans le contenu sérum et TDP-43 dans OM (SAA) pourrait faire la distinction entre BAL et SALS. Ces résultats suggèrent que le profilage moléculaire et biologique est possible et pourrait avoir un impact tangiblement sur le diagnostic de la SLA / FTD. La deuxième année de l'étude se concentrera sur la soumission des échantillons nouvellement collectés aux mêmes analyses que celle décrite précédemment, soit pour la validation des biomarqueurs, soit pour la collecte de toutes les données nécessaires et essentielles pour déterminer si et dans quelle mesure certaines altérations périphériques diffèrent réellement entre les pathologies. Toutes les données seront traitées par le Data Science Center Group (bioinformaticiens experts, statisticiens, mathématiciens et neurobiologistes) pour évaluer si nos résultats permettent d'identifier les biosignes de la maladie dans le spectre 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). Il a été décidé d'inclure un groupe de Sardaigne (UO4) car il s'agit de l'une des régions italiennes avec l'incidence la plus élevée de la SLA et contribuera à l'inscription de patients avec des présentations cliniques plus hétérogènes. OU1 et UO4 seront chargés de sélectionner des échantillons biologiques rétrospectifs et de recruter des patients ALS / FTD et NNC au cours de la première année de l'étude. Les échantillons de CSF, de sang, de larmes, de peau et d'OM ont été ou seront prélevés en utilisant des procédures standardisées et partagées par OU1 et UO4 à partir d'un total de patients SALS (n = 105), BALS (n = 32), FTD (n = 66) et NNC (n = 27). Un sous-ensemble d'échantillons prélevés auprès des patients SALS (n = 45), BAL (n = 12), FTD (n = 30) et NNC (n = 12) est déjà disponible à UO1 et UO4 et sera analysé au cours de la première année de nouvelle inscription des patients. Tous les sujets recrutés subiront des évaluations cliniques et neuropsychologiques approfondies et seront soumises au test de bâtons Burghart Sniffin 'avant l'échantillonnage du LCR, du sang, de l'OM, ​​de la peau et des larmes. Les échantillons seront distribués et analysés par chaque UO comme suit: le LCR sera préparé soit pour l'analyse SIMOA à UO4, soit pour (1) miARN et longue ARN non codant, et (2) analyses SAA à UO1. Le sang sera immédiatement traité à UO1 et UO4 pour isoler la fraction sérique qui sera analysée à UO4 (mesure SIMOA des niveaux de la NFL, de l'amyloïde-bêta, du tau et de la phosphorylation aux niveaux de Threonine 181 TAU (P-Tau)) et de l'UO1 (évaluation de l'immunie mirNA et de la purement de l'ARN) et de la purement de l'ARN). Des larmes seront préparées pour le miARN et le long ARN non codant ou pour les analyses SAA à UO1. OM sera préparé pour (1) miARN et long ARN non codant, (2) SAA et (3) analyses de microbiote à UO1. Enfin, la peau sera préparée pour (1) miARN et longue analyse de l'ARN ou (2) SAA (2) SAA à UO1 et sera traitée pour obtenir des fibroblastes cellulaires primaires qui seront envoyés à UO2 pour (3) des études de biologie cellulaire, notamment l'analyse de la microscopie de super-résolution des agrégats intracellulaires et la caractérisation moléculaire de leurs trajets de microscopie de super-résolution. Enfin, UO3 produira (1) le TDP-43 recombinant (pour les analyses SAA effectué à UO1) possédant des caractéristiques spéciales utiles pour produire des spectres RMN de bonne qualité pour une caractérisation structurelle détaillée et (2) analyser les produits SAA sélectionnés par la RMN protéique. Toutes les données générées dans ce projet, y compris toutes les informations cliniques et psychologiques pertinentes, seront analysées par des membres du groupe Data Science Center (DSC) qui a été récemment créée à UO1. DSC combine l'expertise des bioinformaticiens, des statisticiens, des mathématiciens et des neurobiologues dans le but d'appliquer des méthodologies analytiques sophistiquées aux données cliniques, omiques et d'imagerie. Enfin, d'autres collaborateurs (voir la section appropriée) travaillant chez UO3 aideront à l'étude de la RMN protéique. Ainsi, la collaboration synergique entre tous les UOS est vitale pour atteindre les objectifs du projet.