Kombinasjon av multiparametrisk MR og elektrofysiologi for utvikling av nye biomarkører ved ryggmargssykdommer (SPINE2)

Ryggmargen er et vanlig sted for utvikling av flere nevrodegenerative nevrologiske lidelser (spinal muskelatrofi eller SMA, amyotrofisk lateral sklerose eller ALS, X-linked spinal bulbar muskelatrofi eller SBMA). I forskjellige proporsjoner involverer disse sykdommene aksonalt tap i store funiculi av spinal hvit substans, deres demyelinisering og tap av ventrale hornmotorneuroner eller motoneuroner av spinal grå substans. Mangelen på spesifikke biomarkører for disse makro- og mikroskopiske ryggmargsskadene gjør det vanskelig å diagnostisere og overvåke disse sykdommene.

Teknikker for å utforske ikke-invasivt det menneskelige sentralnervesystemet, som magnetisk resonansavbildning (MRI) og elektrofysiologi, er potensielle verktøy for å trekke ut spesifikke biomarkører for ryggmargsskader. Bildeteknikker er imidlertid fortsatt dårlig utviklet på spinalnivå av tekniske (spesifikke antenner), anatomiske (størrelse på ryggmargen, ryggvirvler) og fysiologiske årsaker (kardio-respiratoriske bevegelser). Nylige fremskritt innen ryggmargsavbildning tillot imidlertid å trekke ut kvantitative data om nevrontap, aksonal degenerasjon og demyelinisering i forskjellige spinalpatologier enten degenerative (ALS eller SMA) eller traumatiske (SCI). Det ble funnet korrelasjoner med kliniske data, og hos ALS-pasienter var endringene i MR-målinger over tid parallelt med den funksjonelle forverringen. De elektrofysiologiske teknikkene har vært brukt i lang tid, noe som fører til god kunnskap om nevrofysiologien til menneskelig ryggmarg. I tillegg gir elektrofysiologi indirekte data i mikroskopisk skala, og gir informasjon om eksitabiliteten til spinale nevrale nettverk og gir et estimat av mengden funksjonelle nevroner.

Ved å kombinere disse teknikkene for undersøkelse av menneskelig ryggmarg in vivo, er målet å trekke ut nye biomarkører ved å bruke som studiemodeller, sykdommer i ryggmargen som forskjellig påvirker den hvite og den grå substansen (SMA, SBMA og ALS).

Til å begynne med vil nye metoder for diffusjons-MR og modellering bli utført hos friske forsøkspersoner for å vurdere den aksonale tettheten og diameteren til fibrene i den hvite substansen. Den anatomiske avbildningen T2 vil måle de geometriske parametrene til ryggmargen som overflate og/eller volum på et gitt vertebralt nivå. Takket være bildebehandling vil vi konstruere via metoder for segmentering og bildebehandling, et atlas av ryggmargen som vil gjøre det mulig å lokalisere romlig spinal atrofi hos pasienter. Etter denne fasen av validering vil det bli utført en studie av pasienter ved bruk av disse nye MR-teknikkene, i tillegg til de som allerede er utviklet i laboratoriet. Elektrofysiologiens bidrag vil være å vurdere den mikroskopiske skaden mer nøyaktig. Kvantitative data fra bildediagnostikk og elektrofysiologi vil bli korrelert med kliniske data for å trekke ut de mest relevante biomarkørene.

Dette prosjektet har derfor en metodisk interesse ved å foreslå utvikling av nye metoder for å vurdere den menneskelige ryggmargen, både på makro- og mikroskopisk nivå. Disse metodene er basert på utviklingen av teknikkene utviklet på spinalnivå og som allerede er anvendelige på menneskelige patologier. Den originale kombinasjonen av bildediagnostikk og elektrofysiologi vil også gjøre oss i stand til å analysere den menneskelige ryggmargen videre, både anatomisk og funksjonelt. Dette prosjektet har en viktig klinisk verdi for utvinning av biomarkører ved sykdommer der det er et udekket behov for diagnostisering, overvåking, prognose og evaluering av nye terapier.