- ICH GCP
- Registro degli studi clinici negli Stati Uniti
- Sperimentazione clinica NCT01565759
Effetti del trattamento con litio in vivo sui livelli di espressione genica nelle linee cellulari linfoblastoidi di soggetti umani sani
Indagine sugli effetti del trattamento con litio in vivo sui livelli di espressione genica utilizzando linee cellulari linfoblastoidi da soggetti umani sani
I disturbi psichiatrici spesso derivano dalla disregolazione dei meccanismi cellulari e molecolari a livello del cervello. Non potendo studiare direttamente i tessuti cerebrali in pazienti affetti da condizioni psichiatriche, i ricercatori hanno creato modelli sperimentali alternativi che utilizzano tessuti diversi e facili da raccogliere. Il presupposto di fondo è che studiando questi tessuti "proxy" sia possibile ottenere informazioni sui meccanismi biologici che siano una buona approssimazione di ciò che verrebbe rilevato nel cervello. Uno dei modelli sperimentali più consolidati sono le linee cellulari linfoblastoidi derivate dai linfociti B. I linfociti sono presenti nel sangue periferico e possono essere facilmente raccolti e conservati praticamente per sempre dopo essere stati sottoposti a una speciale procedura di laboratorio che li immortala. Queste linee cellulari si sono rivelate molto utili nella ricerca genetica e farmacogenetica e, utilizzandole, i ricercatori vogliono studiare gli effetti cellulari di un farmaco stabilizzatore dell'umore chiamato litio su questa specifica procedura che le rende praticamente immortali. Due ragioni principali ci portano a studiare questo farmaco: 1) è il trattamento più efficace nel disturbo bipolare, dove circa il 30% dei pazienti raggiunge la completa remissione della malattia con la prevenzione della recidiva dell'episodio; 2) ha effetti regolatori ben definiti sull'espressione di specifici geni e proteine bersaglio. I ricercatori possono trarre vantaggio da queste proprietà consolidate del litio nel regolare l'espressione di geni, proteine ed enzimi in modo stabile. Al contrario, queste misure biologiche potrebbero essere utilizzate come marcatori per gli effetti del litio sull'espressione genica.
Lo scopo di questo studio è quello di saperne di più sui cambiamenti nell'attività dei geni nelle cellule campionate da individui sani trattati con litio. Studiando questi cambiamenti cellulari, i ricercatori sperano di capire se le linee cellulari linfoblastoidi sono strumenti validi nella ricerca genetica psichiatrica. In particolare, i ricercatori vogliono vedere come le linee cellulari linfoblastoidi trattate in modo speciale sono influenzate dalle condizioni esterne e in particolare dal trattamento al litio al momento del campionamento. Per fare ciò, gli investigatori misureranno l'espressione genica (ad es. quanto gene c'è nella cellula) delle linee cellulari linfoblastoidi e confrontare i livelli tra quelli prelevati prima e dopo un mese di trattamento con litio.
Panoramica dello studio
Stato
Condizioni
Intervento / Trattamento
Descrizione dettagliata
Sfondo
Uno dei maggiori limiti della ricerca psichiatrica è la necessità di utilizzare metodi indiretti per studiare le funzioni neuronali. Tra questi, gli studi sui linfociti trasformati sono uno strumento prezioso. I linfoblasti trasformati dal virus Epstein Barr (EBV) possono essere utilizzati per una varietà di scopi, tra cui studi in vitro sull'espressione genica e indagini sulle risposte cellulari al trattamento farmacologico. Possono essere conservati e ricresciuti secondo necessità e spesso possono servire come scorta di riserva per il DNA per le analisi genetiche. Per questi motivi, linee cellulari di linfoblasti (LCL) sono state raccolte e utilizzate da numerosi gruppi di ricerca, incluso il nostro.
La maggior parte dei ricercatori lavora con il presupposto implicito che tali cellule trasformate rappresentino tratti caratteristici della persona e della sua malattia. In altre parole, si presume che la trasformazione cellulare e i passaggi ripetuti riducano l'impatto di eventuali fattori confondenti presenti al momento del prelievo di sangue e dell'isolamento dei linfociti. Questi fattori possono includere, tra gli altri, lo stato clinico, il trattamento effettivo o l'ora del giorno. Sorprendentemente, non siamo riusciti a trovare alcun dato pubblicato a sostegno o in contraddizione con questa ipotesi.
Qui proponiamo di studiare gli effetti di un particolare fattore che può influenzare varie misure cellulari, vale a dire il trattamento farmacologico in vivo. In particolare, siamo interessati a valutare l'effetto del trattamento con il litio, uno ione che possiede proprietà stabilizzanti dell'umore. In effetti, il litio è il trattamento più efficace nel disturbo bipolare, con circa il 30% dei pazienti che ottengono la remissione completa della malattia e la prevenzione della recidiva dell'episodio (Baldessarini e Tondo, 2000; Garnham et al., 2007).
Fondamento logico
Il litio ha effetti normativi ben consolidati sull'espressione di specifici geni bersaglio. Studi di espressione genica su LCL di pazienti caratterizzati per la risposta al trattamento con litio hanno identificato una serie di bersagli molecolari direttamente modulati da questo farmaco. Uno studio di microarray (Sun et al., 2004) su LCL di pazienti con BD caratterizzati per la piena risposta al litio ha dimostrato il suo effetto nel ridurre l'espressione di sette geni: recettore della somatostatina di tipo 2 (SSTR2), subunità di legame del DNA del fattore kappa-B nucleare (NF-kB), alpha1B-adrenoceptor (1B-AR), precursore della catena alfa della proteina del recettore dell'acetilcolina (ACHR), cAMP-dipendente 3', 5'-fosfodiesterasi 4D ciclica (PDE4D), recettore della sostanza-P (SPR) e proteina correlata a ras (RAB7), le ultime cinque sono state convalidate dall'analisi Northern blotting. Recentemente, utilizzando LCL di tre soggetti sani, Sugawara e colleghi (2010) hanno identificato 44 geni la cui espressione era regolata dal litio. Tra i dieci geni più down-regolati dal litio c'erano Bax, fattore 1 correlato alla zuotina (ZRF1) e dominio tioredossina contenente 13 (TXNDC13), mentre fattore di attivazione piastrinica acetilidrolasi, isoforma Ib, subunità beta 30 kDa (PAFAH1B2), traslocazione del sarcoma sinoviale , il cromosoma 18 (SS18) e il fattore di biogenesi del perossisoma 1 (PEX1) erano i più regolati. Inoltre, Washizuka et al. (2009) hanno dimostrato che il valproato, ma non il litio, aumenta significativamente l'espressione del gene che codifica per una subunità del complesso mitocondriale I (NDUFV2) nelle LCL di pazienti giapponesi con BD. Per quanto riguarda altri fenotipi psichiatrici, dati non pubblicati da LCL di pazienti BD caratterizzati per diverso rischio di comportamento suicidario mostrano che il trattamento in vitro con litio ha perturbato significativamente l'espressione del gene che codifica per l'enzima limitante la velocità spermidina/spermina N(1)-acetiltransferasi (SAT1) (Squassina et al., in preparazione).
Oltre agli studi sull'espressione genica, le LCL sono state utilizzate anche per studiare l'effetto del litio sui livelli proteici nei soggetti BD. Lo studio di Tseng et al. (2008) hanno rivelato che i livelli basali di proteina BDNF sono diminuiti nelle LCL dei pazienti BD sensibili al litio rispetto sia ai loro parenti non affetti sia ai partecipanti sani di controllo. È interessante notare che il trattamento in vitro con litio delle LCL ha ridotto i livelli di BDNF in tutti i partecipanti, ma è rimasta la differenza tra pazienti BD e controlli sani.
Inoltre, l'effetto pleiotropico del litio sull'espressione genica e proteica è stato studiato a fondo in una serie di studi su animali (Bosetti et al., 2002; McQuillin et al., 2007; Chetcuti et al., 2008; Chen et al., 1999) e tessuti cellulari umani (Sun et al., 2007; Seelan et al., 2008).
In particolare: 1) È stato dimostrato che il litio aumenta l'espressione del gene anti-apoptotico BCL2 con riduzione dell'espressione dei geni pro-apoptotici p53 e Bax (Chen et al., 1999) indicando chiaramente un ruolo nell'influenzare la cascata molecolare regolazione della morte cellulare programmata. Questa evidenza acquista particolare interesse alla luce delle recenti scoperte su BCL2. Due studi recenti (Machado-Vieira et al., 2011, Uemura et al., 2011) hanno dimostrato che, in individui con BD, l'espressione genica di BCL2 regolata dal polimorfismo a singolo nucleotide (SNP) rs956572 ha un impatto diretto sulla disregolazione dell'omeostasi del Ca2+ intracellulare, una via di segnalazione ha dimostrato di svolgere un ruolo significativo nella patogenesi della BD. 2) Utilizzando un approccio di espressione genica a livello di genoma (GWGE) su più linee cellulari di cancro umano alla prostata che sono state incubate con litio, Sun e colleghi 11 hanno mostrato una marcata sottoregolazione dei geni coinvolti nella replicazione del DNA. In un altro studio, Seelan et al. (2008), nel tentativo di profilare l'espressione genica modulata dal litio nelle cellule neuronali umane con microarray, hanno identificato la perossiredossina 2 (PRDX2), un enzima antiossidante, come il gene più sovraregolato, e l'omologo tribbles 3 (TRB3), un pro apoptotico proteina, come la più sottoregolata, suggerendo ulteriormente un ruolo di questi percorsi nel processo di stabilizzazione dell'umore.
In sintesi, è stato dimostrato che il litio modula in modo significativo l'entità dell'espressione di un numero di geni, tra i quali i cambiamenti più robusti e replicati erano per BCL2, BAX, p53 e SAT1. Pertanto, possiamo sfruttare la proprietà ben consolidata del litio di regolare l'espressione di questi geni e proteine, in modo significativo e stabile. Al contrario, questi geni potrebbero essere utilizzati come marcatori dell'effetto del litio sull'espressione genica, fornendo una misura per l'indagine dell'efficacia dell'immortalizzazione dell'EBV e dei passaggi ripetuti nell'eliminazione degli effetti del trattamento in vivo.
Obiettivi di prova
Questa proposta mira a convalidare l'ipotesi che le LCL, tramite l'immortalizzazione di EBV e passaggi ripetuti, non siano influenzate dalle condizioni ambientali, e in particolare dal trattamento farmacologico, al momento del campionamento.
Per fare ciò, linfociti freschi e LCL saranno campionati in 20 volontari sani prima (T0) e dopo (T1) quattro settimane di trattamento con litio a una dose stabile.
In primo luogo, una serie di studi molecolari su linfociti freschi esaminerà i livelli di espressione nei geni bersaglio (vale a dire BCL2, BAX, p53, SAT1) e proteine (BDNF) e l'attività del Complesso I (tutte le misure biologiche già note per essere up- /down-regolato dal litio) a T0 e T1. Queste misure biologiche serviranno come sensibilità del test. Ci aspettiamo che siano regolati dal trattamento con litio in vivo e di conseguenza siano significativamente diversi tra T0 e T1 nei linfociti freschi.
Solo le misure biologiche che mostrano differenze significative nei linfociti freschi (non trasformati con EBV) saranno poi analizzate nelle LCL. L'espressione differenziale tra le LCL campionate a T0 e T1 indicherà che la trasformazione dell'EBV e i passaggi ripetuti non eliminano le influenze ambientali e, in particolare, l'effetto del trattamento con litio al momento del campionamento.
Infine, studiando volontari sani, ci aspettiamo di diminuire i fattori confondenti dati dalla presenza di uno stato di malattia.
Tipo di studio
Iscrizione (Anticipato)
Fase
- Fase 1
Contatti e Sedi
Contatto studio
- Nome: Mirko Manchia, MD,PhD
- Numero di telefono: +19024733574
- Email: Mirko.Manchia@dal.ca
Backup dei contatti dello studio
- Nome: Julie Garnham, RN
- Numero di telefono: +19024737144
- Email: jgarnham@dal.ca
Luoghi di studio
-
-
Nova Scotia
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Halifax, Nova Scotia, Canada, B3H 2E2
- Reclutamento
- Department of Psychiatry, Abbie J Lane Building
-
Contatto:
- Julie Garnham, RN
- Numero di telefono: +19024737144
- Email: jgarnham@dal.ca
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Investigatore principale:
- Mirko Manchia, MD, PhD
-
Investigatore principale:
- Martin Alda, MD, FRCPC
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Criteri di partecipazione
Criteri di ammissibilità
Età idonea allo studio
Accetta volontari sani
Sessi ammissibili allo studio
Descrizione
Criterio di inclusione:
- Uomini di età compresa tra 18 e 45 anni fisicamente e mentalmente sani.
Criteri di esclusione:
- Storia personale di disturbi psichiatrici di Asse I. Saranno ammissibili i soggetti con storia passata, ma non attuale (da almeno 12 mesi) di abuso di sostanze.
- Qualsiasi condizione medica che rappresenti una controindicazione all'uso del litio (ad esempio malattie renali o tiroidee) e/o possa potenzialmente influenzare i profili di espressione genica dei soggetti.
- Trattamento in corso con farmaci che hanno il potenziale di interazione avversa con il litio, ad esempio uso cronico di FANS o diuretici.
Piano di studio
Come è strutturato lo studio?
Dettagli di progettazione
- Scopo principale: Scienza basilare
- Assegnazione: N / A
- Modello interventistico: Assegnazione di gruppo singolo
- Mascheramento: Nessuno (etichetta aperta)
Armi e interventi
Gruppo di partecipanti / Arm |
Intervento / Trattamento |
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Sperimentale: Litio
Questo sarà uno studio longitudinale a breve termine della durata di 4 settimane.
Verranno reclutati venti (20) soggetti maschi sani e trattati con carbonato di litio per 4 settimane.
Ai soggetti reclutati verrà somministrato litio carbonato (150 mg, 300 mg, 600 mg).
Lo studio sarà condotto in un centro presso la Capital District Health Authority - Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Canada.
I livelli sierici di litio saranno testati al giorno 8, al giorno 14 e alla fine del trattamento.
Ulteriori test possono essere eseguiti se necessario (come nel caso degli effetti collaterali).
|
La dose è stata selezionata in modo da raggiungere un intervallo terapeutico di 0,6 - 0,8 mmol/L. Titolazione della dose Giorno 1: 1 capsula da 300 mg prima di coricarsi Giorni da 2 a 7: 1 capsula da 600 mg prima di coricarsi Giorno 8: saranno testati i livelli sierici di litio e la dose sarà aggiustata proporzionalmente a un intervallo target di 0,6 - 0,8 mmol/ L con incrementi di 150 mg o 300 mg. |
Cosa sta misurando lo studio?
Misure di risultato primarie
Misura del risultato |
Lasso di tempo |
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Livelli di espressione di geni (noti per essere regolati dal litio) analizzati in colture di cellule linfoblastoidi stabilite da linfociti campionati in volontari sani prima e dopo un mese di trattamento con litio.
Lasso di tempo: 28 giorni
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28 giorni
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Livelli di espressione di una proteina, BDNF (nota per essere regolata dal litio) analizzati in colture cellulari linfoblastoidi stabilite da linfociti campionati in volontari sani prima e dopo un mese di trattamento con litio.
Lasso di tempo: 28 giorni
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28 giorni
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Attività enzimatica del Complesso I (noto per essere alterato dal litio) analizzata in colture cellulari linfoblastoidi stabilite da linfociti campionati in volontari sani prima e dopo un mese di trattamento con litio.
Lasso di tempo: 28 giorni
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28 giorni
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Collaboratori e investigatori
Sponsor
Investigatori
- Cattedra di studio: Martin Alda, MD, FRCPC, Dalhousie University
Pubblicazioni e link utili
Pubblicazioni generali
- Baldessarini RJ, Tondo L. Does lithium treatment still work? Evidence of stable responses over three decades. Arch Gen Psychiatry. 2000 Feb;57(2):187-90. doi: 10.1001/archpsyc.57.2.187.
- Garnham J, Munro A, Slaney C, Macdougall M, Passmore M, Duffy A, O'Donovan C, Teehan A, Alda M. Prophylactic treatment response in bipolar disorder: results of a naturalistic observation study. J Affect Disord. 2007 Dec;104(1-3):185-90. doi: 10.1016/j.jad.2007.03.003. Epub 2007 Apr 17.
- Sun X, Young LT, Wang JF, Grof P, Turecki G, Rouleau GA, Alda M. Identification of lithium-regulated genes in cultured lymphoblasts of lithium responsive subjects with bipolar disorder. Neuropsychopharmacology. 2004 Apr;29(4):799-804. doi: 10.1038/sj.npp.1300383.
- Sugawara H, Iwamoto K, Bundo M, Ishiwata M, Ueda J, Kakiuchi C, Ishigooka J, Kato T. Effect of mood stabilizers on gene expression in lymphoblastoid cells. J Neural Transm (Vienna). 2010 Feb;117(2):155-64. doi: 10.1007/s00702-009-0340-8. Epub 2009 Dec 1.
- Washizuka S, Iwamoto K, Kakiuchi C, Bundo M, Kato T. Expression of mitochondrial complex I subunit gene NDUFV2 in the lymphoblastoid cells derived from patients with bipolar disorder and schizophrenia. Neurosci Res. 2009 Mar;63(3):199-204. doi: 10.1016/j.neures.2008.12.004. Epub 2008 Dec 24.
- Tseng M, Alda M, Xu L, Sun X, Wang JF, Grof P, Turecki G, Rouleau G, Young LT. BDNF protein levels are decreased in transformed lymphoblasts from lithium-responsive patients with bipolar disorder. J Psychiatry Neurosci. 2008 Sep;33(5):449-53.
- Bosetti F, Seemann R, Bell JM, Zahorchak R, Friedman E, Rapoport SI, Manickam P. Analysis of gene expression with cDNA microarrays in rat brain after 7 and 42 days of oral lithium administration. Brain Res Bull. 2002 Jan 15;57(2):205-9. doi: 10.1016/s0361-9230(01)00744-4.
- McQuillin A, Rizig M, Gurling HM. A microarray gene expression study of the molecular pharmacology of lithium carbonate on mouse brain mRNA to understand the neurobiology of mood stabilization and treatment of bipolar affective disorder. Pharmacogenet Genomics. 2007 Aug;17(8):605-17. doi: 10.1097/FPC.0b013e328011b5b2.
- Chetcuti A, Adams LJ, Mitchell PB, Schofield PR. Microarray gene expression profiling of mouse brain mRNA in a model of lithium treatment. Psychiatr Genet. 2008 Apr;18(2):64-72. doi: 10.1097/YPG.0b013e3282fb0051.
- Chen RW, Chuang DM. Long term lithium treatment suppresses p53 and Bax expression but increases Bcl-2 expression. A prominent role in neuroprotection against excitotoxicity. J Biol Chem. 1999 Mar 5;274(10):6039-42. doi: 10.1074/jbc.274.10.6039.
- Sun A, Shanmugam I, Song J, Terranova PF, Thrasher JB, Li B. Lithium suppresses cell proliferation by interrupting E2F-DNA interaction and subsequently reducing S-phase gene expression in prostate cancer. Prostate. 2007 Jun 15;67(9):976-88. doi: 10.1002/pros.20586.
- Seelan RS, Khalyfa A, Lakshmanan J, Casanova MF, Parthasarathy RN. Deciphering the lithium transcriptome: microarray profiling of lithium-modulated gene expression in human neuronal cells. Neuroscience. 2008 Feb 19;151(4):1184-97. doi: 10.1016/j.neuroscience.2007.10.045. Epub 2007 Nov 13.
- Machado-Vieira R, Pivovarova NB, Stanika RI, Yuan P, Wang Y, Zhou R, Zarate CA Jr, Drevets WC, Brantner CA, Baum A, Laje G, McMahon FJ, Chen G, Du J, Manji HK, Andrews SB. The Bcl-2 gene polymorphism rs956572AA increases inositol 1,4,5-trisphosphate receptor-mediated endoplasmic reticulum calcium release in subjects with bipolar disorder. Biol Psychiatry. 2011 Feb 15;69(4):344-52. doi: 10.1016/j.biopsych.2010.10.019. Epub 2010 Dec 16.
- Uemura T, Green M, Corson TW, Perova T, Li PP, Warsh JJ. Bcl-2 SNP rs956572 associates with disrupted intracellular calcium homeostasis in bipolar I disorder. Bipolar Disord. 2011 Feb;13(1):41-51. doi: 10.1111/j.1399-5618.2011.00897.x.
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Ultimo verificato
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Termini relativi a questo studio
Parole chiave
Termini MeSH pertinenti aggiuntivi
Altri numeri di identificazione dello studio
- CDHA-RS-2012-317
- LithiumHV2012 (Identificatore di registro: Manchia)
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