miR-142-3p als potentiële biomarker van synaptopathie bij MS

In het afgelopen decennium zijn structurele en functionele synaptische veranderingen, gezamenlijk bekend als synaptopathie, naar voren gekomen als een bepalend pathologisch proces dat bijdraagt ​​aan de neurodegeneratieve schade bij multiple sclerose (MS) en het bijbehorende muismodel, de experimentele auto-immune encefalomyelitis (EAE). Aangezien synaptische verandering en verlies omkeerbaar zijn, in tegenstelling tot het verlies van neuronen, zou een vroege detectie een vroegrijpe klinische interventie mogelijk kunnen maken met mogelijk betere therapeutische resultaten, maar betrouwbare biomarkers zijn nog niet beschikbaar.

MicroRNA's (miR's) die circuleren in de cerebrospinale vloeistoffen (CSF) zijn goede kandidaten als mogelijke gevoelige biomarkers voor door MS synaptopathie aangestuurde ziekteprogressie. Ze vertegenwoordigen een nieuwe klasse modulatoren van genexpressie met een stabiele aanwezigheid in de lichaamsvloeistoffen en met een cruciale rol in veel fysiologische en pathologische processen, vooral in het centrale zenuwstelsel. Dienovereenkomstig is onlangs aangetoond dat miR-142-3p een cruciale component is in een schadelijke regulerende as van excitotoxische synaptische disfuncties van EAE/MS, door het niveau van de gliale glutamaataspartaattransporter/exciterende aminozuurtransporter 1 (GLAST/EAAT1) te verlagen. ) proteïne. Bovendien zijn miR-142-3p-niveaus verhoogd in zowel EAE-hersenen als CSF's van patiënten met relapsing-remitting MS (RRMS) en correleren ze met ziekteprogressie. Voorlopige gegevens onthullen ook dat miR-142-3p een direct doelwit is van verschillende farmacologische behandelingen voor MS, terwijl de werking van niet-farmacologische behandelingen, als therapeutische transcraniële magnetische stimulatie (TMS) om MS-spasticiteit te verbeteren, nog onbekend is.

Op basis van deze overwegingen zal een prospectieve en retrospectieve cohortstudie van ongeveer zes jaar worden uitgevoerd om te beoordelen of miR-142-3p een mogelijke biomarker is voor door MS synaptopathie aangedreven ziekteprogressie (AIM1) en voor de werkzaamheid van ziektemodificerende behandelingen ( DMT's) die momenteel worden gebruikt bij MS-therapie (AIM2a). Bovendien zal een genetische screening uit perifeer bloed worden uitgevoerd om single nucleotide polymorphisms (SNPs) te identificeren in coderende en/of regulerende regio's van miR-142-3p en GLAST/EAAT1 genen, geassocieerd met MS synaptopathie (AIM2b). Ten slotte zal een repetitief TMS-stimulatieprotocol (iTBS) worden uitgevoerd in een subgroep van gescreende MS-patiënten met spasticiteit van de onderste ledematen (interventionele substudie) om de reactie van de patiënt op de behandeling gekoppeld aan de geïdentificeerde SNP's (AIM2c) te evalueren.

Gezien de heterogeniteit en complexiteit van MS-ziekte, zal een multivariabele benadering het mogelijk maken om de bijdrage van miR-142-3p aan het MS-verloop beïnvloed door synaptopathie (AIM1) te ontleden.

Ten eerste zullen miR-142-3p-niveaus in MS CSF (de dag van rekrutering, T0) worden gecorreleerd met andere mogelijke variabelen die relevant zijn voor ziekteprogressie, zoals:

• klinisch (ziekteduur, geschat als het aantal jaren vanaf het begin tot de meest recente beoordeling van invaliditeit; invaliditeit, geëvalueerd met behulp van EDSS = Expanded Disability Status Scale; Progression Index, PI = EDSS/disease duration; verandering in ARR = Annualized Relapse Rate) en neuroradiologische parameters (dual-echo proton density; FLAIR = fluid-attenuated inversion recovery; T2-WI = T2-gewogen spin-echobeelden en T1-WI = pre-contrast en post-contrast T1-gewogen spin-echobeelden na intraveneus gadolinium (Gd) infusie) op T0 en eenmaal per jaar tijdens een follow-up van 6 jaar als er geen terugval optreedt (T12, T24, T36, T48, T60, T72);
• niveaus van inflammatoire en potentieel excitotoxische eiwitfactoren (zoals IL-1β, TNF en RANTES-CCL5) in het CSF (T0);
• niveaus van neurofilamenten, bèta-amyloïde, tau-eiwitten en groeifactoren (zoals NGF, PDGF en BDNF) in het CSF, als mogelijke indicatoren van neurodegeneratieve en regeneratieve processen die optreden bij de CSF-ontwenning (T0).

Om de variabele dimensie te verminderen, zal Principal Component Analysis (PCA) worden toegepast, waarbij rekening wordt gehouden met de bijdrage van miR-142-3p aan ziekteprogressie als onderdeel van een complex netwerk van moleculen die in het CSF circuleren, en univariabele en multivariabele correlaties zullen worden herhaald .

In multivariabele analyse (gebaseerd op multivariabele gegeneraliseerde lineaire modellen, GLM), zullen miR-142-3p-niveaus in de CSF (of PCA-componenten inclusief miR-142-3p als onderdeel van de component) worden beschouwd als de onafhankelijke variabele aanpassing voor demografische, klinische en neuroradiologische waarden en verschillende DMT-behandelingen. Een verdere analyse op basis van behandelingsstratificaties van de patiënten zal worden geprobeerd (AIM2a).

Ten slotte zullen de CSF-niveaus van miR-142-3p (of PCA-componenten inclusief miR-142-3p) geïdentificeerd om te associëren met ziekteprogressievariabelen worden gecorreleerd met neurofysiologische parameters, geregistreerd door middel van TMS om corticale prikkelbaarheid en plasticiteit te evalueren (SICI = intracorticale remming met korte intervallen; ICF = intracorticale facilitatie; LICI = intracorticale remming met lange intervallen; PAS = gepaarde associatieve stimulatie) bij MS-patiënten op T0. Aldus zal miR-142-3p dat circuleert in het CSF worden gevalideerd als mogelijke biomarkers van door synaptopathie aangestuurde ziekteprogressie (als enkele moleculen of als onderdeel van een PCA-component).

Om genetische varianten van voor miR-142-3p en GLAST/EAAT1 coderende genen te identificeren die relevant zijn voor MS-synaptopathie (AIM2b) zullen SNP's worden geanalyseerd op T0 en worden gecorreleerd met miR-142-3p-niveaus in het CSF en met andere mogelijke variabelen die relevant zijn voor ziekteprogressie zoals in AIM1. PCA- en GLM-modellen worden toegepast zoals in AIM1.

Om de reactie op de behandeling te evalueren in de subgroep van gescreende MS-patiënten die zijn opgenomen in de interventionele substudie op basis van een twee weken durend protocol van iTBS voor het verminderen van spasticiteit van de onderste ledematen, de H/M-amplitudeverhouding van de Soleus H-reflex en de gemodificeerde Ashworth-schaal (MAS) worden overwogen vóór (W0) en na (W2) het stimulatieprotocol. Een mogelijk verband tussen de reactie van de patiënt op het iTBS-stimulatieprotocol en specifieke SNP's zal worden beoordeeld (AIM2c).

Statistische analyse zal worden uitgevoerd met behulp van Prism GraphPad 6.0, IBM SPSS Statistics 15.0, R-software en T-MEV 4.4.1. Gegevens zullen worden getest op normaliteitsverdeling door middel van de Kolmogorov-Smirnov- en Shapiro-Wilk-tests. De k-means-methode zal worden gebruikt om MS-patiënten in homogene clusters te verdelen, op basis van miR-142-3p-niveaus in het CSF en andere relevante parameters. Verschillen tussen twee groepen zullen worden geanalyseerd met behulp van Student's t-test, Mann-Whitney-test, Fisher exact-test of log-rank-test, naargelang het geval; meerdere vergelijkingen zullen worden uitgevoerd door ANOVA gevolgd door Tukey HSD of door Kruskal-Wallis. Pearson- of niet-parametrische Spearman-correlatiecoëfficiënten zullen worden uitgevoerd om de associatie van miR-142-3p-niveaus in het CSF of specifieke genetische varianten van MIR142 en SLC1A3 (of de overeenkomstige PCA-component, zie hierna) te evalueren met continue demografische, klinische en neuroradiologische parameters ( bijv. leeftijd, veranderingen in EDSS, aantal T2-laesies, enz.). Voor de meervoudige vergelijkingen wordt de False Discovery Rate (FDR) gecontroleerd door toepassing van de methode voorgesteld door Benjamini en Hochberg.

PCA zal worden toegepast om sets van mogelijk gecorreleerde variabelen weer te geven (CSF-niveaus van miR-142-3p of specifieke genetische varianten van MIR142 en SLC1A3, inflammatoire en potentieel excitotoxische eiwitfactoren en niveaus van neurofilamenten, bèta-amyloïde, tau-eiwit en groeifactoren) met hoofdcomponenten (PC) die lineair niet-gecorreleerd zijn, verkregen met behulp van orthogonale transformatie. Pc's zijn zo geordend dat de eerste pc de grootst mogelijke variantie heeft en slechts enkele componenten worden geselecteerd om de gecorreleerde variabelen weer te geven. Hierdoor wordt de dimensie van de variabelen verkleind.

Om miR-142-3p te valideren als biomarker van door synaptopathie aangedreven ziekteprogressie (gemeten in termen van klinische of radiologische veranderingen en TMS-variabelen) of specifieke SNP's van MIR142 en SLC1A3 gekoppeld aan MS-synaptopathie, zullen GLM-modellen worden toegepast, rekening houdend met respectievelijk de miR-142-3p-niveau in het CSF (of de geïdentificeerde PCA-componenten inclusief miR's) of de genetische varianten als een onafhankelijke variabele die wordt aangepast voor demografische, klinische, neuroradiologische, neurofysiologische, biochemische factoren en behandelingen.

Gegevens worden gepresenteerd als het gemiddelde (standaarddeviatie, sd) of mediaan (25e-75e percentiel). Het significantieniveau wordt vastgesteld op p<0,05.