Metabolomics: Ett nytt verktyg för att undersöka patogenesen av åldersrelaterad makuladegeneration (AMDMetab)

Åldersrelaterad makuladegeneration (AMD) är den vanligaste orsaken till vuxenblindhet i utvecklade länder och den tredje orsaken till global blindhet. Det är en åldrande ögonsjukdom som har en enorm inverkan på den dagliga livskvaliteten. Kliniskt är AMD en progressiv sjukdom, som utvecklas från tidiga till sena stadier - geografisk atrofi (GA) eller koroidal neovaskularisering (CNV). GA har för närvarande ingen behandling och CNV kräver flera dyra intravitreala injektioner. Patienter med sena stadier av AMD utgör en enorm ekonomisk börda för samhället, med enorma medicinska och icke-medicinska kostnader.

Att förutsäga utvecklingen är därför av yttersta vikt. Det är fastställt att AMD-progression har en multifaktoriell karaktär, som kombinerar fenotypiska och flera miljömässiga och genetiska riskfaktorer. Försök har gjorts att inkludera de olika riskfaktorerna i teoretiska prediktionsmodeller, men de är inte praktiska i den kliniska miljön och misslyckas med att förklara biologiska interaktioner. I den nuvarande kliniska praxisen bedöms riskprediktionen fortfarande på fenotypisk basis, utan att ta hänsyn till AMDs multifaktoriell natur.

Ett nytt tillvägagångssätt som kan möjliggöra integrationen av alla AMD-interagerande faktorer är metabolomics, den samtidiga multiparametriska mätningen av metaboliska förändringar i levande organismer som ett svar på störningar (sjukdom, diet, miljö, andra). Värdet av metabolomics i medicinsk forskning har blivit tydligt genom flera studier om cancer, hjärt- och kärlsjukdomar och Alzheimers sjukdom (AD), där de senare delar gemensamma vägar med AMD, samt genom att öka investeringarna inom detta område. Metabolomen speglar de förekommande biokemiska processerna och bildar därför ett fingeravtryck av organismens hälsostatus, vid en given tidpunkt, som kan mätas genom kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi och/eller masspektrometri (MS). Forskargruppens tidigare arbete visade att metabolomics kan vara ett kraftfullt verktyg för att studera AMD också, vilket möjliggör identifiering av specifika plasmametabolomiska profiler vid AMD, som varierar med svårighetsgraden, och som i första hand är lipidmetaboliter kopplade till glycerofosfolipid- och sfingolipidvägar, som såväl som puriner Den aktuella studien kommer att ytterligare belysa metabolomikens roll i förståelsen av AMD, och kommer också att identifiera potentiella biologiskt robusta biomarkörer som kan lösa problemet med att förutsäga progression. Utredarna antar att den metabolomiska profilen i plasma och urin hos försökspersoner som utvecklas under en femårsperiod (progressorer) skiljer sig från de som förblir i samma AMD-allvarlighetsstadium (icke-progressorer). Baserat på våra preliminära data antar utredarna att en panel av metaboliter kommer att särskilja dessa två grupper (progressorer vs icke-progressorer), och att detta mestadels kommer att bestå av lipider och aminosyror.

För att uppnå dessa syften kommer försökspersoner som deltog i vår grupps tidigare prospektiva studie om AMD-metabolomik att rekryteras. Kvalificerade försökspersoner kommer att vara alla som deltog i IN654-studien (mellan januari 2015 och juli 2016). Dessa kommer att återkallas och progression kommer att bedömas fenotypiskt, vilket definierar grupperna AMD-progressorer och icke-progressorer.

Metabolomiska signaturer av AMD-progression och sjukdom kommer att lägga vägen för den framtida definitionen av progressionsmetaboliska biomarkörer, som kan representera en snabb, pålitlig och potentiellt prisvärd metod för progressionsprediktion. Sammantaget bör detta tillvägagångssätt erbjuda en möjlighet att identifiera nya värdefulla kompletterande verktyg för rutinmässig klinisk utvärdering. Detta kommer att tillåta medicinska interventioner baserade på förebyggande strategier för att minska progressionen till blindhetsstadier, vilket i slutändan också kommer att minska de samhälleliga kostnaderna för AMD.

Preliminära data Forskarteamet banade väg för tillämpningen av metabolomik för studier av AMD i alla stadier, och 2015 rekryterade AIBILI-teamet och samlade in baslinjedata om totalt 295 försökspersoner (242 AMD-patienter och 53 kontroller). Denna studiekohort kommer att härledas från den studiepopulationen.

Utredarna har publicerat mycket om hypotesen att metabolomiska profiler skiljer sig åt mellan AMD-stadier. Den senaste artikeln, som omfattar hela studiepopulationen, användes metaanalyser för att kombinera data från olika kohorter. Detta dokument ger ytterligare bevis för att patienter med AMD uppvisar en förändrad plasmametabolomisk profil jämfört med kontroller, och att dessa profiler varierar med sjukdomens svårighetsgrad. Resultaten visade att 28 metaboliter skilde sig signifikant mellan AMD-patienter jämfört med kontroller (false discovery rate (FDR) q-värde: 4,1 x 10-2 - 1,8 x 10-5), och 67 över sjukdomsstadier (FDR q-värde: 4,5 x 10) -2 - 1,7 x 10-4). Väganalys visade signifikant anrikning av glycerofosfolipid, purin, taurin och hypotaurin, och kvävemetabolism (p-värde < 0,04).

För att bedöma prestandan hos modeller med hänsyn till metabolitinformation, gjordes bedömningar av mottagningskurvan (ROC). Båda en modell som tar hänsyn till metabolitförändringar över sjukdomsstadier (AUC = 0,815; 95 % KI: 0,771-0,860) och en modell som jämför patienter med AMD mot kontroller (AUC = 0,789; 95 % KI: 0,738-0,840) överträffade (p-värde = 3,74 x 10-6 respektive p-värde = 2,07 x 10-4) en mer klassisk modell med tanke på enbart demografiska kovariater (AUC = 0,725; 95 % KI: 0,671-0,779) Detta är bevis på att metabolomik kan vara ett användbart verktyg för longitudinella studier av AMD-progression.

Allmän forskningsdesign Fem år efter den första AMD metabolomiska studien kommer alla deltagare att bjudas in att delta i denna studie.

Alla deltagare kommer att uppmanas att komma till AIBILI för att utföra studieprocedurerna, som inkluderar färgögonbottenfotografier (CFP), SD-OCT och sweept source OCT (SS-OCT). Dessutom kommer de också att bjudas in att svara på ett validerat frågeformulär för matfrekvens (FFQ)19 och ett frågeformulär om deras regelbundna fysiska aktivitet. Systemiska komorbiditeter och aktuell medicinering kommer att registreras. Blod- och urinprover kommer att samlas in för metabolomisk profilering. Funktionstestning med mikroperimetri och mörkeranpassning kommer att erbjudas som en extra valfri studieprocedur.

Efteråt kommer den erhållna CFP att betygsättas. Enligt procedurerna för klassificering av IN654-studier kommer all CFP att standardiseras med hjälp av programvara utvecklad av vår grupp. Två oberoende väghyvlar, maskerade till andra data, kommer att bedöma AMD-inställning av alla ögon, enligt AREDS-klassificeringen.21 Varje öga hos patienter kommer att bedömas separat, och om olika, kommer det mest avancerade ögat att betraktas som klassificeringen för det ämnet. Tidigare utförd IN654-studieklassificering kommer att jämföras. Progressorer kommer att definieras som patienter som: (i) ursprungligen hade klassificerats som tidig AMD och efter fem år har mellanliggande eller sen AMD; (ii) hade ursprungligen klassificerats som mellanliggande AMD och har vid fem års försening AMD. Icke-progressorer kommer att definieras som de som stannar kvar i samma AMD-stadium vid det femåriga besöket.