Biosendury choroby w spektrum ALS/FTD: nowe wpływowe perspektywy biologiczne poza podejściami klinicznymi (SPECTRALS)

Amyotroficzne stwardnienie boczne (ALS) i otępienie czołowo -skroniowe (FTD) są uważane za dwa objawy tego samego kontinuum choroby, dzielące wspólne cechy kliniczne, genetyczne i patologiczne. Obie choroby mogą nawet współwędzać u tego samego pacjenta, jednak leżące u podstaw mechanizmy wyzwalające ALS, FTD lub ich mieszany fenotyp nie są w pełni poznane. Niestety nadal brakuje niezawodnych biomarkerów do diagnozy klinicznej ALS/FTD. Celem tego projektu jest zastosowanie najnowocześniejszego, multidyscyplinarnego podejścia do badania nie tylko tradycyjnych próbek płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF), ale także innych łatwo dostępnych tkanek, takich jak skóra, błona śluzowa węchowa (OM), surowica i łzy. Projekt ten zamierza odkryć nowe biomarkery zdolne do rozpoznania fenotypów klinicznych ALS/FTD, wzmocnienie diagnozy klinicznej określonych fenotypów (np. Bulbar vs. początek kręgosłupa), przewidują pacjentów zagrożonych rozwojem fenotypu mieszanego choroby (ALS+FTD lub odwrotnie), oceniaj skuteczność leczenia terapeutycznego i zdolne do odsłonięcia określonych mechanizmów biologicznych związanych z początkiem i postępem każdej choroby. Wartość dodana projektu polega na tym, że będzie on zbadał ALS/FTD z peryferyjnego punktu widzenia za pomocą tkanek, które nie zostały jeszcze dokładnie zbadane w tej dziedzinie badań. Tkanki te zostaną poddane bezpośredniej analizy odkrycia biomarkerów lub przetworzone w celu przeprowadzenia badań komórkowych i strukturalnych przydatnych do pogłębienia naszego zrozumienia procesu neurodegeneracyjnego ALS/FTD i odkrycia nowych cząsteczek lub mechanizmów podlegających narkotykom. Aby osiągnąć nasze cele, pierwszy rok projektu zostanie poświęcony rekrutacji pacjentów, przeprowadzając również badanie retrospektywne z wykorzystaniem już dostępnego CSF, surowicy, łez i próbek OM zebranych z szeroko scharakteryzowanej kohorty pacjentów z balami, SAL, FTD, a także osobami z innymi niepodlegającymi neurodegeneracyjnymi warunkami neurologicznymi (NNC). Próbki te zostaną poddane następującym analizom (1) NGS, (2) Simoa (w celu kwantyfikacji NFL, tau, fosfo-tau i beta-amyloidowych białek), (3) mikroprzepływowych (w celu ustalenia miRNA i długich niehodujących profili RNA), (4) biopleksy (w celu oceny wentylowanej ścieżki odporności); (5) Test wzmocnienia nasion (w celu wykrycia obwodowego patologicznego TDP-43) i (6) Miseq Illumina (w celu analizy składu mikroflory). W przypadku analiz mikroprzepływowych i biopleksowych badanie retrospektywne będzie służyć do odkrycia biomarkerów. Podczas gdy w przypadku Simoa SAA i Miseq analizuje to badanie umożliwi gromadzenie kluczowych danych wstępnych i dostrajanie procedur analitycznych. Wnioskodawcy uzyskali już obiecujące dane pokazujące, że profil miRNA w zawartości surowicy i TDP-43 w OM (SAA) może rozróżnić teny i SAL. Odkrycia te sugerują, że profilowanie molekularne i biologiczne jest wykonalne i może namacalnie wpłynąć na diagnozę ALS/FTD. Drugi rok badania skupi się na poddaniu nowo zebranych próbek na te same analizy, jak wcześniej opisano, w celu walidacji biomarkerów lub na zebranie wszystkich niezbędnych i niezbędnych danych w celu ustalenia, czy i w jakim stopniu niektóre zmiany peryferyjne faktycznie różnią się między patologii. Wszystkie dane zostaną przetworzone przez grupę Data Science Center (ekspertów bioinformatyków, statystyk, matematyków i neurobiologów) w celu oceny, czy nasze ustalenia pozwalają na identyfikację biosignatury choroby w spektrum ALS/FTD.

Grupa badawcza składa się z czterech jednostek operacyjnych (OUS): Fondazione Irccs Istituto neurologico Carlo Bestta (UO1), Università Degli Di Napoli „Federico II” (UO2), Consorzio Interuniversitario Risonanze Magnetiche METATICHE METALLO Białin (UO3) i Azienda sp. (UO4). Postanowiono włączyć grupę z Sardynii (UO4), ponieważ jest to jeden z włoskich regionów o najwyższej częstości występowania ALS i przyczyni się do rejestracji pacjentów z bardziej heterogenicznymi prezentacjami klinicznymi. OU1 i UO4 będą odpowiedzialni za wybór retrospektywnych próbek biologicznych i rekrutację pacjentów z ALS/FTD i NNC w pierwszym roku badania. Próbki CSF, krew, łzy, skóra i OM zostały lub będą pobierane przy użyciu standaryzowanych i wspólnych procedur przez OU1 i UO4 z całkowitej pacjentów z SAL (n = 105), balans (n ​​= 32), FTD (n = 66) i NNC (n = 27). Podzbiór próbek zebranych z SALS (n = 45), balans (n ​​= 12), FTD (n = 30) i NNC (n = 12) pacjentów jest już dostępny na UO1 i UO4 i zostanie przeanalizowany podczas pierwszego roku nowego zapisu pacjenta. Wszyscy rekrutowani pacjenci przejdą obszerne oceny kliniczne i neuropsychologiczne i zostaną poddani testowi patyków Burghart przed CSF, Blood, OM, skórnym i łez. Próbki będą dystrybuowane i analizowane przez każdy UO w następujący sposób: CSF zostanie przygotowany do analizy SIMOA na UO4 lub dla (1) miRNA i długiego niekodującego RNA oraz (2) analizy SAA na UO1. Krew zostanie natychmiast przetworzona na UO1 i UO4 w celu odizolowania frakcji w surowicy, która zostanie przeanalizowana na UO4 (pomiar Simoa NFL, amyloid-beta, tau i fosforylowany na poziomie twórczości 181 tau (P-TAU)) i UO1 (ocena miRNA i długich niezakodowanych RNA RNA i ocena rozwiniętej ścieżki immunitycznej). Łzy zostaną przygotowane do miRNA i długiego niekodującego RNA lub do analiz SAA na UO1. OM zostanie przygotowany dla (1) miRNA i długiego niekodującego RNA, (2) SAA i (3) analizy mikroflory na UO1. Wreszcie, skóra zostanie przygotowana do (1) miRNA i długiego niekodującego RNA lub (2) analiz SAA na UO1 i będzie przetwarzana w celu uzyskania pierwotnych fibroblastów komórkowych, które zostaną wysłane do UO2 dla (3) biologii komórkowej, w tym analizy mikroskopii w super-rozdzielczości wewnątrzkomórkowych agregatów i cząsteczkowej charakterystyki molekularnej ich ścieżki internalizacji/degradacji. Wreszcie, UO3 (1) wytworzy rekombinowany TDP-43 (w przypadku analiz SAA przeprowadzonych na UO1) posiadających specjalne cechy przydatne do wytworzenia widm NMR dobrej jakości do szczegółowej charakterystyki strukturalnej i (2) analizuje wybrane produkty SAA za pomocą białka-NMR. Wszystkie dane wygenerowane w tym projekcie, w tym wszystkie istotne informacje kliniczne i psychologiczne, zostaną przeanalizowane przez członków grupy Data Science Center (DSC), która została niedawno utworzona na UO1. DSC łączy wiedzę bioinformatyków, statystyków, matematyków i neurobiologów w celu zastosowania wyrafinowanych metodologii analitycznych do danych klinicznych, oni i obrazów. Wreszcie, inni współpracownicy (patrz odpowiednia sekcja) praca na UO3 pomogą w badaniu białka-NMR. Zatem synergistyczna współpraca między wszystkimi UO ma zasadnicze znaczenie dla osiągnięcia celów projektu.