Naar moleculaire profilering van de ziekte van Parkinson in gemakkelijk toegankelijke biologische matrices

Samenvatting beschrijving De ziekte van Parkinson (PD) is de meest voorkomende neurodegeneratieve ziekte die invaliderende motorische tekorten met zich meebrengt. PD is klinisch heterogeen, daarom zijn biomarkers die verschillende pathofysiologische aspecten weerspiegelen, nodig voor de stratificatie en selectie van patiënten in klinische onderzoeken. In dit project streven we ernaar biomarkers te meten die geassocieerd zijn met verschillende moleculaire routes (bijvoorbeeld synucleïnopathie, neuro-inflammatie, neurodegeneratie, amyloidose en tauopathie) in verschillende biologische monsters (hersenvocht, plasma, olfactorisch slijmvlies en huid) die zijn verzameld uit een cohort van goed gekarakteriseerde patiënten die getroffen zijn door PD, andere neurologische/neurodegeneratieve ziekten en controles. Onder de overwogen monsters zijn olfactorisch slijmvlies en plasma gemakkelijk toegankelijk en dus geschikt voor herhaalde bemonstering in klinische onderzoeken. De verschillende biomarkers zullen worden geassocieerd met motorische, neuropsychologische en functionele scores om hun vermogen om verschillende klinische uitkomsten te voorspellen te begrijpen.

Achtergrond / Stand van de techniek De ziekte van Parkinson (PD) is een synucleïnopathie en de meest voorkomende neurodegeneratieve ziekte die invaliderende motorische tekorten met zich meebrengt. PD is klinisch heterogeen; motorische symptomen kunnen gepaard gaan met niet-motorische symptomen zoals cognitieve stoornissen. Veel moleculaire processen kunnen ten grondslag liggen aan de fenotypische heterogeniteit van PD, waaronder synaptische en axonale degeneratie, neuro-inflammatie, en het gelijktijdig voorkomen van verschillende proteinopathieën behoren tot de meest gekarakteriseerde en die de grootste kans hebben om betrouwbaar te worden weerspiegeld door bestaande biomarkers. Sterker nog, de definitie van robuuste biomarkers die verschillende pathofysiologische routes weerspiegelen die plaatsvinden in PD kan de selectie van meer homogene cohorten van patiënten in klinische onderzoeken bevorderen, waardoor de kans op succes van een ziekte-modificerende therapie die inwerkt op een of meer van deze routes toeneemt. Bovendien kan de mogelijkheid om deze markers te meten in biologische matrices die geschikt zijn voor herhaalde bemonstering objectieve maatstaven bieden voor de effectiviteit van de therapeutische benadering. In dit voorstel zullen we de expertise van drie verschillende Italiaanse medische onderzoekscentra combineren om de klinische bruikbaarheid te verifiëren van biomarkers die verschillende biologische routes weerspiegelen, waaronder synucleïnopathie, neuro-inflammatie, neurodegeneratie, amyloidose en tauopathie, in verschillende biologische monsters door toepassing van immunoassays, proximity extension assays (PEA) en seed amplification assays (SAA).

Beschrijving en verdeling van activiteiten van elke operationele eenheid De onderzoeksgroep bestaat uit drie operationele eenheden (OE): Azienda Ospedaliera di Perugia (AOPG), Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta (FINCB) en Centro Neurolesi Bonino Pulejo (CNBP). Elke OE zal verantwoordelijk zijn voor de selectie van retrospectieve biologische monsters en voor de werving van patiënten en controles in het eerste jaar van de studie. Twee gemakkelijk toegankelijke biologische monsters, namelijk plasma en OM, zijn/zullen worden verzameld met gestandaardiseerde procedures door elke OE van PD-patiënten, controles (gezonde proefpersonen en patiënten getroffen door kleine neurologische stoornissen, bijvoorbeeld hoofdpijn, psychiatrische stoornissen, subjectieve geheugenklachten) en patiënten getroffen door de ziekte van Alzheimer (AD) als andere neurodegeneratieve ziektecontroles. Huidbiopten en hersenvocht (CSF) gekoppeld aan plasma- en OM-monsters worden verzameld bij PD-patiënten en controles bij respectievelijk FINCB en AOPG. Het project zal een totaal aantal van 200 PD-patiënten omvatten (AOPG n = 80, FINCB n = 80, CNBP n = 40), 100 controles (AOPG n = 40, FINCB n = 40, CNBP n = 10) en 40 AD (AOPG n = 40). Alle PD-patiënten die zullen worden geworven, zullen een cognitieve evaluatie ondergaan inclusief (maar niet beperkt tot) Mini Mental State Examination (MMSE) en Montreal Cognitive Assessment (MoCA), volgens de Movement Disorder Society-criteria voor beoordeling van milde cognitieve stoornissen bij PD. De Movement Disorders Society Unified Parkinson's Disease Rating Scale (UPDRS) zal worden voltooid inclusief het UPDRS-III-onderzoek, dat zal worden gebruikt om de motorische ernst in de "on" motorische toestand te bepalen. Ook zal de motorische ernst van ziekte-gerelateerde invaliditeit worden beoordeeld met behulp van de Hoehn en Yahr-schaal (H&Y). PD-patiënten zullen ook reuktesten ondergaan vóór OM-bemonstering. De controlegroep zal bestaan uit gezonde vrijwilligers voor OM- en plasmaverzameling evenals uit cognitief onaangetaste proefpersonen getroffen door subjectieve geheugenklachten door kleine neurologische symptomen. De bovengenoemde klinische informatie is al verzameld voor het retrospectieve cohort. AOPG zal zorgen voor de meting van plasma-amyloïde-β (Aβ) 42/Aβ40-ratio en gefosforyleerd op threonine 181 tau (p-tau) met het Lumipulse geautomatiseerde platform. In een subset van 80 PD-patiënten en 40 AD zijn de CSF-niveaus van deze markers al gemeten en zullen worden gebruikt om de correlatie tussen hun CSF- en plasmaniveaus te beoordelen. FINCB zal SAA-analyses uitvoeren van OM- en huidmonsters voor de detectie van vatbaar voor aggregatie a-synucleïne en immunohistochemische analyse van huidmonsters voor de detectie van a-synucleïne gefosforyleerd op serine 129 (p-a-syn). FINCB heeft uitgebreide expertise in SAA-analyse van OM-monsters en IHC-analyse van huidbiopten. Hier zal het centrum SAA-analyse uitbreiden naar huidpunchbiopten met het doel de diagnostische nauwkeurigheid van p-a-syn te vergelijken met de overeenkomstige SAA-bevindingen. In een subset van 30 PD en 30 AD/CTRL met gekoppelde OM- en CSF-monsters zal het CSF SAA-protocol van Amprion Inc. worden toegepast bij AOPG om de overeenstemming van de resultaten tussen CSF en OM te verifiëren. CNBP zal specifiek verantwoordelijk zijn voor het verzamelen van klinische en biomarkergegevens van de drie centra en voor het beoordelen van hun relaties. Voor de uniformiteit van de metingen zullen de PEA-analyses worden gecentraliseerd bij Olink (Uppsala, Zweden), waar de Olink Explore 384 Inflammation- en Olink Explore 384 Neurology-panels zullen worden gemeten in alle plasmamonsters.

Specifieke Doelen en Experimenteel Ontwerp

1. Het bepalen van een vingerafdruk van verschillende klinische fenotypes van PD door biomarkers gemeten in OM en plasma te combineren.
2. Het evalueren van de correlatie tussen klinische scores (reuktesten, MMSE, MoCA, UPDRS-III) en gemeten biomarkers in plasma en OM.
3. Het valideren van synucleïnopathie-, amyloidose-, tauopathiemarkers in gekoppelde OM-, plasma-, CSF- en huidmonsters.

Om de bovengenoemde doelen 1, 2 en 3 te bereiken, zijn de biomarkers die zullen worden gemeten:

• Degenen gemeten in plasma door toepassing van de Olink Explore 384 Inflammation- en Neurology-panels; de verantwoordelijken voor deze analyses zijn Dr. Rossella Ciurleo en Dr. Santina Caliri voor CNBP, Dr. Lorenzo Gaetani en Prof. Massimiliano Di Filippo voor AOPG en Dr. Fabio Moda voor FINCB.
• De a-synucleïne seeding-activiteit in OM- en huidmonsters verkregen door middel van SAA. Deze analyses zullen worden gecentraliseerd bij FINCB en zullen worden uitgevoerd onder toezicht van Dr. Fabio Moda en Dr. Chiara Maria Giulia De Luca.
• Plasmaniveaus van Aβ42/Aβ40 en p-tau. Deze analyses zullen worden gecentraliseerd bij AOPG door gebruik te maken van het Lumipulse volledig geautomatiseerde platform onder toezicht van Prof. Lucilla Parnetti en Dr. Lorenzo Gaetani.
• Detectie en karakterisering van p-a-syn-afzettingen in huidbiopten, met behulp van immunohistochemische methoden. Dr. Grazia Devigili zal verantwoordelijk zijn voor deze analyse. De verantwoordelijken voor klinische gegevensverzameling in elk centrum zijn Prof. Lucilla Parnetti en Prof. Massimiliano Di Filippo voor AOPG, Dr. Paola Caroppo voor FINCB en Dr. Davide Cardile voor CNBP. De data-analysetaken, voor elk van de drie beschreven doelen, zullen worden gecoördineerd door prof. Lucilla Parnetti met de hulp van Dr. Santina Caliri en Dr. Davide Cardile bij CNBP.