Транскриптомный профиль пациентов, получавших различные способы стимуляции спинного мозга (SCS-OMICS)

Синдром неудачно оперированного позвоночника (СБПС) представляет собой реальную проблему для специалиста в связи с его клинической сложностью и экономической значимостью не только в стоимости лечения, но и в связи с высокой частотой возникновения синдрома у пациентов трудоспособного возраста и с нормальной продолжительностью жизни. Этот синдром является осложнением пояснично-крестцовой хирургии с частотой от 5 до 40%.

Стимуляция спинного мозга (SCS) использовалась в лечении пациентов с FBSS в течение многих лет безопасно и эффективно. Хотя изначально считалось, что основной механизм действия объясняется «теорией контроля ворот», описанной Уоллом и Мелзаком в 1965 году, следует отметить, что другие механизмы помимо этого могут способствовать облегчению боли в результате СКС. К ним относятся ингибирование возбудимости нейронов и гиперчувствительности на медуллярном уровне, а также изменения в высвобождении нейротрансмиттеров, таких как ГАМК, ацетилхолин, аденозин, серотонин и норадреналин, участвующих в передаче и модуляции боли. Однако молекулярные механизмы, лежащие в основе терапевтического эффекта ГКС, остаются неизвестными.

Генетические исследования используются для получения новых сведений о молекулярных механизмах, лежащих в основе возникновения и поддержания боли. Они могут быть основаны на гипотезе, таким образом оценивая экспрессию молекул по умолчанию, или независимо от гипотезы, исследуя экспрессию генов на генном уровне во всем геноме. Микрочипы измеряют экспрессию сотен генов в данном образце. Используемые для изучения широкого спектра биологических систем, они использовались для оценки обширных изменений на уровне транскрипции в различных частях центральной или периферической нервной системы, что привело к открытию новых генов, связанных с болью, таких как субъединица Kv9.1. калиевого канала или KCNS1.

Недавно некоторые исследования на животных показали, что SCS вызывает обширные изменения в экспрессии генов. Тилли и его сотрудники обнаружили, что СКС вызывает модуляцию экспрессии 5HTra, cFOS и GABAbr1, среди прочего, с сильной корреляцией между величиной приложенного тока и экспрессией GABAbr1, Na/K-АТФазы (отрицательная корреляция), 5HT3r и VIP (положительный результат). корреляции) на медуллярном уровне, а также на уровне ганглия дорсальных корешков. Эти авторы сосредоточились на анализе групп генов, которые были изменены на животных моделях повреждения периферических нервов. Стивенс и его сотрудники выполнили секвенирование РНК спинного мозга крыс с нейропатической болью, вторичной по отношению к перевязке седалищного нерва, в который был имплантирован стимулятор спинного мозга, и обнаружили, что экспрессия генов изменилась после применения SCS. Они определили, что экспрессия некоторых ключевых генов в экспрессии плотной постсинаптической поддерживающей белковой сети в глутамаэргических синапсах подавляется после СКС; это может дестабилизировать эту плотную сеть, тем самым снижая эффективность синаптической передачи сигналов. Они также обнаружили, что SCS может активировать близлежащие спинномозговые тракты, которые влияют на нейроны и клетки блеска в дистальных сегментах позвоночника. Группа Вальехо и Тилли также провела обширный анализ транскриптома на животных моделях невропатической боли и обнаружила, что СКС вызывает значительную модуляцию экспрессии генов на уровне спинного мозга и ганглиев дорсальных корешков, при этом группы генов и метаболические пути сходны в обеих тканях и которые непосредственно связаны друг с другом. или косвенно связанные с регенерацией нервов, регуляцией воспалительных и иммунных реакций и регуляцией транспорта ионов. Наша группа проанализировала экспрессию генов различных маркеров (от каннабиноидных рецепторов, опиоидных рецепторов и опиоидных пептидов) с помощью полимеразной цепной реакции в реальном времени из РНК лимфоцитов, полученной из образцов периферической крови пациентов с FBSS, получавших SCS, наблюдая значительное увеличение проэнкефалина. PNK) после SCS по отношению к базовым уровням и поддерживается с течением времени.

Используя преимущества широкомасштабного изучения генома с помощью микрочипов, мы в последние годы осуществили исследовательский проект, основной задачей которого является выявление новых молекулярных оснований, определенных с помощью транскриптомных профилей, дифференциально экспрессирующихся в плазме пациентов, пораженных FBSS и лечили тоником или обычным ГКС. Это исследование финансировалось Instituto de Salud Carlos III в рамках проекта PI16/01364 (совместно финансируется Европейским фондом регионального развития/Европейским социальным фондом «Способ сделать Европу»/«Инвестиции в ваше будущее»). Проект был одобрен Комитетом по этике клинических исследований Университетской больницы Валенсии. Исследование соответствовало местным нормативным актам, руководствам по надлежащей клинической практике и принципам Хельсинкской декларации, а также действующему законодательству и положениям, регулирующим защиту персональных данных, а также права и обязанности в отношении информации и документации в сфере здравоохранения. Наша группа провела транскриптомный анализ крови пациентов с FBSS и получавших SCS (пациенты-респондеры); мы получили образцы до и в разное время после имплантации системы, чтобы найти дифференциальную экспрессию генов в ответ на лечение, и это могло бы служить потенциальными биомаркерами эффективности терапии. Мы также провели транскриптомный анализ пациентов, у которых СКС не был эффективен (неответившие), сравнив результаты с ответившими пациентами с целью обнаружения дифференциальной экспрессии потенциальных биомаркеров ответа на терапию ГКС. Наконец, мы сравнили выражение пациентов с диагнозом FBSS с группой пациентов с вмешательством на позвоночнике, у которых не развилась боль и которые служили контрольной группой; мы пытаемся найти различия в экспрессии генов между двумя популяциями с целью поиска возможных биомаркеров развития заболевания. Мы включили 30 пациентов с FBSS, получавших SCS (из которых 7 не ответили на лечение и 23 ответили на лечение) и 15 пациентов контрольной группы. Мы завершили набор и анализ периодов выборки и в настоящее время находимся на этапе интерпретации окончательных результатов и подготовки соответствующих публикаций. Хотя результаты не являются окончательными, предварительный анализ показывает, что существует более 190 дифференциально экспрессируемых генов (p < 0,05) на исходном уровне при сравнении пациентов контрольной группы и пациентов с FBSS, получавших SCS. Мы также обнаружили, что более 750 генов по-разному экспрессируются у пациентов, перенесших имплантацию до и после начала терапии СКС.

ГИПОТЕЗА

Биохимические и молекулярные процессы, связанные с FBSS, неизвестны, как и изменения, происходящие у пациентов, перенесших SCS. Транскриптомный анализ кажется многообещающим инструментом для понимания механизмов, лежащих в основе хронической боли. Количественная оценка РНК с помощью ОТ-ПЦР позволит идентифицировать задействованные дифференциальные гены и сделать убедительные выводы.

Наша гипотеза основана на том факте, что в клинических ситуациях, связанных с болью, должна происходить различная генетическая экспрессия, и что эти изменения должны по-разному модифицироваться у пациентов, успешно лечившихся стимуляцией спинного мозга.

Идентификация этих возможных биомаркеров состояния или эволюции патологии и ее лечения будет в значительной степени способствовать установлению более точных терапевтических стратегий и может служить прогностическими биомаркерами ответа на лечение, определяя выбор терапевтических целей для разработки будущих стратегий лечения.

ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основываясь на этих гипотезах и с обнадеживающими результатами, ранее полученными нашей группой, исследователи стремятся сравнить, производит ли программирование DTM системы SCS другой эффект уровня экспрессии, чем обычное программирование, с целью поиска биомаркеров ответа и эволюции на это. модальность программирования.

Исследователи также стремятся изучить, могут ли эти различия быть связаны со значительно отличающимися клиническими исходами и коррелировать с интенсивностью эффекта различных модальностей.