Epigenoom-brede DNA-methyleringsprofilering in aneurysmale subarachnoïde bloeding en vertraagde ischemische neurologisch tekort

Dit is een prospectieve observationele case-control epigenoom-brede associatiestudie (EWAS) die is ontworpen om DNA-methyleringsveranderingen in perifeer bloed van patiënten met aneurysmale subarachnoïde bloeding (ASAH) (ASAH) en hun potentiële associatie met vertraagde ischemische neurologische tekort (DIND) te onderzoeken. De studie heeft als doel epigenetische biomarkers te identificeren die kunnen bijdragen aan de pathofysiologie van ASAH en DIND, en om te beoordelen of deze methyleringspatronen kunnen dienen als voorspellende markers voor ziekteprogressie.

Studieontwerp en -procedures

Bevolking:

• Patiënten met de diagnose ASAH zullen prospectief worden aangeworven uit een tertiair neurochirurgisch centrum.
• De prospectief aangeworven patiënten zullen worden geanonimiseerd en ingedeeld in DIND- en niet-dind-groepen op basis van klinische en radiologische criteria.
• Gezonde controle -proefpersonen zullen worden geëvenaard voor leeftijd, geslacht, ras en etniciteit met behulp van een openbaar beschikbare gegevensset (GSE246337).

Gegevensverzameling en -verwerking:

• Perifere volbloedmonsters (10 ml) worden binnen dagen 1-4 na de aam voor het begin van vasospasme verzameld.
• DNA zal worden geëxtraheerd met behulp van de Salting-Out-methode, gevolgd door bisulfietconversie voor methyleringsprofilering.
• Genoombrede DNA-methylatieanalyse zal worden uitgevoerd met behulp van de Infinium methylationepic v2.0 beadchip microarray, met ~ 850K CPG-plaatsen.
• Genotypering zal worden uitgevoerd met behulp van Illumina Global Screening Array (GSA-24) v3.0 bestaande uit meer dan 654.000 unieke loci. Plink V1.9 -software wordt gebruikt voor de variantfiltering en statistische analyses. We beschouwen in deze analyse alleen bi-allelische SNP's op autosomen. Als deze analyse significante associaties oplevert tussen SNP's en Dind, zal methyleringskwantitatieve eigenschapsloci worden geanalyseerd voor onderzoek van langeafstandsinteracties tussen relevante SNP's en differentieel gemethyleerde CPG-plaatsen. Deze SNP-methylatie-interacties kunnen unieke en nieuwe gegevens over het vasospasme-mechanisme bieden.

• Gegevensverwerking wordt uitgevoerd met behulp van SESAME R -pakket met rigoureuze kwaliteitscontrolemaatregelen, waaronder:

  • Verwijdering van sondes die SNP's overspannen met een kleine allelfrequentie> 1%.
  • Sondes uit het filteren met lage kralentelling of detectie P-waarden.
  • Uitsluiting van geslachtschromosoom-geassocieerde sondes en onjuist in kaart gebrachte sondes.

Diagnose van Dind:

• Dind zal klinisch worden gedefinieerd als een nieuw focaal neurologisch tekort of Glasgow Coma Scale (GCS) daling van ≥2 punten, die> 1 uur duren en niet te wijten aan andere oorzaken zoals hydrocephalus, hyponatriëmie of rebleding.
• Radiologische bevestiging van vasospasme zal gebaseerd zijn op cerebrale angiografie, CT -angiografie (CTA) of transcraniële Doppler (TCD) bevindingen.

Statistisch analyseplan

Differentieel gemethyleerde probes (DMP's):

• Identificatie van DMP's zal worden uitgevoerd met behulp van lineaire regressiemodellen, met Benjamini-Hochberg-correctie voor meerdere vergelijkingen.
• Alleen CPG-locaties met een absolute Aβ-waarde> 5% en een aangepaste P-waarde <0,05 zullen als significant worden beschouwd.
• Epigenetische klokken (Horvath Clock, Hannum Clock, Skinblood Clock, Fenoage Clock, Grimage Clock) schatten de biologische leeftijd op basis van DNA -methylatiepatronen op specifieke CPG -plaatsen

Analyse van machine learning:

• Lasso-regressie zal worden toegepast voor functieselectie om methylatiepatronen te identificeren die het meest voorspellend zijn voor ASAH versus gezonde controles en Dind versus niet-dind.
• De prestaties van de voorspellende modellen worden beoordeeld met behulp van de R² -metriek.

Functionele verrijkingsanalyse:

• Gene set verrijkingsanalyse (GSEA) met behulp van de "Gene2Func" -functie van functionele mapping en annotatie van genoom-brede associatiestudies platform (FUMA GWAS) en genomische regio's verrijking van annotaties tool (GROT) zal worden gebruikt om biologische routes te identificeren die verband houden met significante methyleringsveranderingen.
• Pathway -analyse zal zich richten op immuunrespons, neuro -ontsteking, endotheliale disfunctie en fosforemetabolisme, omdat deze processen betrokken zijn bij de ASAH -pathofysiologie.

Kwaliteitsborging en gegevensvalidatie

Interne gegevensvalidatie:

• Geautomatiseerde gegevenscontroles worden gebruikt om inconsistenties in methylatieprofielen te identificeren.
• Vergelijkende analyse tegen referentiegegevenssets zal ervoor zorgen dat methylatiepatronen overeenkomen met bekende biologische mechanismen.

Brongegevensverificatie:

• Methyleringsprofielen worden gekruist met openbaar beschikbare databases om te zorgen voor consistentie met eerdere epigenoombrede associatiestudies.
• Demografische en klinische gegevens van de patiënt worden geverifieerd tegen elektronische medische dossiers om de nauwkeurigheid te waarborgen.

Ontbrekende gegevens afhandelen:

• Als methylatiegegevens voor specifieke CPG -sites ontbreken of onder detectiedrempels ontbreken, worden deze sites uitgesloten van analyse.
• Ontbrekende klinische gegevens worden behandeld met behulp van meerdere imputatiemethoden om bias te minimaliseren.

Steekproefgrootte rechtvaardiging

Cohortcompositie:

• 61 ASAH -patiënten (32 met Dind, 29 zonder Dind).
• 61 Matched Healthy Controls van GSE246337.

De relatief kleine steekproefomvang werd gekozen op basis van eerdere EWAS -onderzoeken in ASAH -beperkingen en toekomstige richtingen

Weefselspecifieke beperkingen:

o De studie gebruikt perifeer bloed -DNA, dat mogelijk niet volledig weerspiegelt van methylatieveranderingen in het cerebrale vaatstelsel. Toekomstige studies zouden de bevindingen in de arteriële wand van het getroffen vat moeten valideren met behulp van rattenmodellen met lage mortaliteit of cerebrospinale vloeistof.

Dind -subgroepbeperkingen:

o Vanwege de relatief kleine steekproefgrootte, vereisen de bevindingen met betrekking tot Dind externe validatie in grotere cohorten.

Conclusie Deze studie heeft als doel nieuwe inzichten te bieden in epigenetische veranderingen die verband houden met ASAH en DIND. Door differentieel gemethyleerde CPG -plaatsen te identificeren, beoogt de studie de ontdekking van biomarkers voor vroege risicostratificatie en potentiële therapeutische doelen bij ASAH -patiënten.