A gerincvelő-stimuláció különböző módjaival kezelt betegek transzkriptomikus profilja (SCS-OMICS)

A sikertelen hátsebészeti szindróma (FBSS) komoly kihívást jelent a szakorvos számára klinikai összetettsége és gazdasági jelentősége miatt, nemcsak a kezelés költségeiben, hanem a szindróma magas előfordulási gyakorisága miatt a munkaképes korú és normális élettartamú betegek körében. Ez a szindróma a lumbosacralis műtét szövődménye, előfordulási gyakorisága 5-40%.

A gerincvelő-stimulációt (SCS) évek óta biztonságosan és hatékonyan alkalmazzák FBSS-ben szenvedő betegek kezelésére. Bár kezdetben úgy gondolták, hogy a fő hatásmechanizmust a Wall és Melzack által 1965-ben leírt "Kapuvezérlés elmélet" magyarázza, meg kell jegyezni, hogy ezen kívül más mechanizmusok is hozzájárulhatnak az SCS-ből eredő fájdalomcsillapításhoz. Ezek közé tartozik a neuronális ingerlékenység és túlérzékenység gátlása a velő szintjén, valamint a fájdalom átvitelében és modulálásában szerepet játszó neurotranszmitterek, például GABA, acetilkolin, adenozin, szerotonin és noradrenalin felszabadulásában bekövetkező változások. Az SCS terápiás hatásának hátterében álló molekuláris mechanizmusok azonban továbbra is ismeretlenek.

A genetikai tanulmányokat arra használják, hogy új betekintést nyújtsanak a fájdalom kialakulásának és fenntartásának alapjául szolgáló molekuláris mechanizmusokba. Ezeket a hipotézis vezérelheti, így értékelve az alapértelmezett molekulák expresszióját, vagy a hipotézistől függetlenül a génexpressziót génszinten, a teljes genomban vizsgálhatja. A Microarray chipek több száz gén expresszióját mérik egy adott mintában. A biológiai rendszerek széles skálájának tanulmányozására használták őket a központi vagy perifériás idegrendszer különböző részein a transzkripciós szintű kiterjedt változások értékelésére, amelyek új fájdalommal kapcsolatos gének, például a Kv9.1 alegység felfedezéséhez vezettek. a káliumcsatorna vagy a KCNS1.

A közelmúltban néhány állatmodell-vizsgálat arra utal, hogy az SCS kiterjedt változásokat okoz a génexpresszióban. Tilley és munkatársai azt találták, hogy az SCS modulációt idéz elő többek között az 5HTra, a cFOS és a GABAbr1 expressziójában, erős korrelációval az alkalmazott áram mennyisége és a GABAbr1, Na/K ATPáz (negatív korreláció), 5HT3r és VIP (pozitív) expressziója között. korreláció) a velős és a dorsalis gyökér ganglion szintjén is. Ezek a szerzők a perifériás idegsérülések állatmodelljeiben megváltozott géncsoportok elemzésére összpontosítottak. Stephens és munkatársai elvégezték az ülőideg-lekötés miatti neuropátiás fájdalomban szenvedő patkányok gerincvelőjének RNS-szekvenciáját, amelybe gerincvelő-stimulátort ültettek be, és megállapították, hogy a génexpresszió megváltozott az SCS alkalmazása után. Megállapították, hogy a glutamaerg szinapszisokban a fehérje sűrű posztszinaptikus támogató fehérjehálózat expressziójában néhány kulcsgén expressziója lecsökkent az SCS után; ez destabilizálhatja ezt a sűrű hálózatot, ezáltal csökkentve a szinaptikus jelátvitel hatékonyságát. Azt is megállapították, hogy az SCS aktiválhatja a közeli gerinccsatornákat, amelyek hatással vannak a neuronokra és a fényes sejtekre a disztális gerincszegmensekben. Vallejo és Tilley csoportja kiterjedt transzkriptomanalízist is végzett a neuropátiás fájdalom állatmodelljeiben, és azt találta, hogy az SCS jelentős mértékben módosítja a génexpressziót a gerincvelő és a hátsó gyökér ganglionok szintjén, a géncsoportok és a metabolikus útvonalak hasonlóak mindkét szövetben és közvetlenül vagy közvetve kapcsolódik az idegi regenerációhoz, a gyulladásos és immunválaszok szabályozásához és az iontranszport szabályozásához. Munkacsoportunk különböző markerek (kannabinoid receptorok, opioid receptorok és opioid peptidek) génexpresszióját elemezte SCS-sel kezelt FBSS-ben szenvedő betegek perifériás vérmintáiból nyert limfocita RNS-ből származó valós idejű polimeráz láncreakció segítségével, megfigyelve a proenkefalin jelentős növekedését. PNK) követi az SCS-t az alapszintekhez képest, és az idő múlásával megmarad.

A genom nagyszabású, microarray-ekkel történő vizsgálatának előnyeit kihasználva az elmúlt években kutatási projektet hajtottunk végre, melynek fő célja új, transzkriptomikus profillal meghatározott molekuláris bázisok azonosítása, amelyek differenciáltan expresszálódnak az FBSS-ben érintett betegek plazmájában, ill. tonikkal vagy hagyományos SCS-sel kezelve. Ezt a tanulmányt az Instituto de Salud Carlos III finanszírozta a PI16/01364 projekten keresztül (az Európai Regionális Fejlesztési Alap/Európai Szociális Alap társfinanszírozója: „A módja annak, hogy Európát”/„Befektetés a jövődbe”). A projektet a Valenciai Egyetemi Általános Kórház Klinikai Kutatások Etikai Bizottsága hagyta jóvá. A vizsgálat megfelelt a helyi előírásoknak, a Helyes Klinikai Gyakorlat irányelveinek és a Helsinki Nyilatkozat alapelveinek, valamint a személyes adatok védelmét, valamint az egészségügyi ellátással kapcsolatos információkkal és dokumentációval kapcsolatos jogokra és kötelezettségekre vonatkozó hatályos jogszabályoknak és előírásoknak. Csoportunk FBSS-ben érintett és SCS-sel kezelt betegek vérének transzkriptomikus analízisét végezte (responder betegek); mintákat vettünk a rendszer beültetése előtt és különböző időpontokban annak érdekében, hogy megtaláljuk a kezelésre adott válaszként eltérő génexpressziót, amelyek a terápia hatékonyságának potenciális biomarkereiként szolgálhatnak. Transzkriptomikus analízist is végeztünk azoknál a betegeknél, akiknél az SCS nem volt hatékony (nem reagálók), összehasonlítva az eredményeket a reagáló betegekkel, azzal a szándékkal, hogy megtaláljuk az SCS-kezelésre adott válasz lehetséges biomarkereinek eltérő kifejeződését. Végül összehasonlítottuk az FBSS-sel diagnosztizált betegek expresszióját olyan gerincbeavatkozó betegek csoportjával, akiknél nem alakult ki fájdalom, és kontrollcsoportként szolgáltak; igyekszünk különbségeket keresni a két populáció génexpressziójában, azzal a céllal, hogy megtaláljuk a betegség kialakulásának lehetséges biomarkereit. 30 SCS-kezelt FBSS-ben szenvedő beteget vontunk be (ebből 7 nem reagált és 23 reagált) és 15 kontroll beteget. A mintaidőszakok toborzását és elemzését befejeztük, jelenleg a végeredmény értelmezésének és a megfelelő publikációk kidolgozásának fázisában vagyunk. Bár az eredmények nem véglegesek, az előzetes elemzés azt mutatja, hogy több mint 190 eltérően expresszálódó gén van (p < 0,05) az alapvonalon, ha összehasonlítjuk a kontroll és az SCS-sel kezelt FBSS-ben szenvedő betegeket. Ezenkívül több mint 750 gént találtunk, amelyek eltérően expresszálódnak az SCS-terápia megkezdése előtt és után beültetett betegekben.

HIPOTÉZIS

Az FBSS-hez kapcsolódó biokémiai és molekuláris folyamatok, valamint az SCS-n átesett betegekben fellépő változások ismeretlenek. A transzkriptomikus elemzés ígéretes eszköznek tűnik a krónikus fájdalom hátterében álló mechanizmusok betekintésére. Az RNS mennyiségi meghatározása RT-PCR-rel lehetővé teszi az érintett gének azonosítását, és szilárd következtetések levonását.

Hipotézisünk azon a tényen alapszik, hogy a fájdalommal kapcsolatos klinikai helyzetekben eltérő genetikai expressziónak kell bekövetkeznie, és ezeket az elváltozásokat differenciáltan módosítani kell a gerincvelő stimulációval sikeresen kezelt betegeknél.

A patológia állapotának vagy evolúciójának ezen lehetséges biomarkereinek azonosítása és kezelése jelentősen hozzájárul a pontosabb terápiás stratégiák kialakításához, és a kezelésre adott válasz prediktív biomarkereiként szolgálhat, irányítva a terápiás célpontok kiválasztását a jövőbeni kezelési stratégiák kidolgozásához.

A VIZSGÁLAT CÉLJA

Ezen hipotézisek alapján és a csoportunk által korábban elért reményteljes eredményekkel a kutatók célja annak összehasonlítása, hogy az SCS rendszer DTM programozása a hagyományos programozástól eltérő expressziós szintű hatást vált ki, azzal a szándékkal, hogy az erre adott válasz és evolúció biomarkereit keressük. programozási mód.

A kutatók arra is törekednek, hogy megvizsgálják, hogy ezek a különbségek összefüggésben állnak-e szignifikánsan eltérő klinikai kimenetelekkel, és korrelálnak-e a különböző modalitások hatásának intenzitásával.