Sjukdom Biosignaturer i ALS/FTD -spektrum: Nya påverkande biologiska perspektiv utöver kliniska tillvägagångssätt (SPECTRALS)

Amyotrofisk lateral skleros (ALS) och frontotemporal demens (FTD) betraktas som två manifestationer av samma sjukdomskontinuum och delar vanliga kliniska, genetiska och patologiska egenskaper. Båda sjukdomarna kan till och med samarbeta hos samma patient, men de underliggande mekanismerna som utlöser ALS, FTD eller deras blandade fenotyp förstås inte helt. Tyvärr saknas tillförlitliga biomarkörer för ALS/FTD -klinisk diagnos fortfarande. Syftet med detta projekt är att använda ett banbrytande, tvärvetenskapligt tillvägagångssätt för att undersöka inte bara traditionell cerebrospinalvätska (CSF), utan också andra lättillgängliga vävnader som hud, luktslemhinna (OM), serum och tårar. Detta projekt avser att avslöja nya biomarkörer som kan känna igen ALS/FTD -kliniska fenotyper, stärka den kliniska diagnosen av specifika fenotyper (t.ex. Bulbar vs spinal start ALS), förutspår patienter som riskerar att utveckla en fenotyp med blandad sjukdom (ALS+FTD eller vice versa), utvärdera effekten av terapeutiska behandlingar och kan avslöja specifika biologiska mekanismer som är involverade i början och utvecklingen av varje sjukdom. Projektets mervärde är att det kommer att utforska ALS/FTD ur en perifer synvinkel genom att använda vävnader som ännu inte har undersökts noggrant inom detta forskningsområde. Dessa vävnader kommer antingen att utsättas för direkt analys för biomarkörupptäckt eller behandlas för att utföra cell- och strukturstudier som är användbara för att fördjupa vår förståelse av ALS/FTD -neurodegenerativ process och avslöja nya läkemedelsmolekyler eller mekanismer. För att uppnå våra mål kommer det första året av projektet att ägnas åt att registrera patienter, och utföra också en retrospektiv studie med redan tillgängliga CSF, serum, tårar och OM-prover som samlats in från en omfattande karakteriserad kohort av patienter med BAL, SAL, FTD samt personer med andra icke-neurodegenerativa neurologiska förhållanden (NNC). Dessa prover kommer att underkastas följande analyser (1) NGS, (2) Simoa (för att kvantifiera NFL, tau, fosfo-tau och beta-amyloidproteiner), (3) mikrofluidisk (för att bestämma mirna och långa icke-kodande RNA-profiler), (4) bioplex (för att utvärdera den innate-adaptiva vägen); (5) Fröförstärkningsanalys (för att detektera perifera patologiska TDP-43) och (6) Miseq Illumina (för att analysera mikrobiota-komposition). För mikrofluidiska och bioplexanalyser kommer den retrospektiva studien att tjäna för biomarkörupptäckt. För SAMOA, SAA och MISEQ analyserar kommer denna studie att möjliggöra insamling av avgörande preliminära data och finjustering av de analytiska procedurerna. De sökande har redan erhållit lovande data som visar att miRNA-profilen i serum- och TDP-43-innehåll i OM (SAA) skulle kunna skilja mellan Bals och SAL. Dessa fynd tyder på att molekylär och biologisk profilering är genomförbar och kan påverka diagnosen ALS/FTD. Det andra året av studien kommer att fokusera på att utsätta de nyligen insamlade proverna för samma analyser som tidigare beskrivits, antingen för biomarkörvalidering eller för att samla in alla nödvändiga och väsentliga data för att avgöra om och i vilken utsträckning vissa perifera förändringar skiljer sig faktiskt mellan patologier. All data kommer att behandlas av Data Science Center -gruppen (expert på bioinformatiker, statistiker, matematiker och neurobiologer) för att bedöma om våra resultat möjliggör identifiering av biosignaturer i ALS/FTD.

The research group is composed of four operative units (OUs): Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Carlo Besta (UO1), Università degli Studi di Napoli "Federico II" (UO2), Consorzio Interuniversitario Risonanze Magnetiche Metallo Proteine ​​(UO3) and Azienda Ospedaliero Universitaria di Sassari (UO4). Det har beslutats att inkludera en grupp från Sardinia (UO4) eftersom det är en av de italienska regionerna med den högsta förekomsten av ALS och kommer att bidra till registreringen av patienter med mer heterogena kliniska presentationer. OU1 och UO4 kommer att ansvara för att välja retrospektiva biologiska prover och rekrytera ALS/FTD- och NNC -patienter under det första året av studien. CSF, blod, tårar, hud och OM -prover har eller kommer att samlas in med standardiserade och delade procedurer av OU1 och UO4 från totalt SAL: er (n = 105), Bals (n = 32), FTD (n = 66) och NNC (n = 27) patienter. En delmängd av prover som samlats in från SAL: er (n = 45), BAL (n = 12), FTD (n = 30) och NNC (n = 12) är redan tillgängliga vid UO1 och UO4 och kommer att analyseras under det första året av ny patientregistrering. Alla rekryterade försökspersoner kommer att genomgå omfattande kliniska och neuropsykologiska bedömningar och kommer att utsättas för Burghart Sniffin 'Sticks -testet före CSF, blod, om, hud och tårprovtagning. Prover kommer att distribueras och analyseras av varje UO som följer: CSF kommer att framställas antingen för SIMOA-analys vid UO4 eller för (1) miRNA och långt icke-kodande RNA, och (2) SAA-analyser vid UO1. Blod kommer att behandlas omedelbart vid UO1 och UO4 för att isolera serumfraktionen som kommer att analyseras vid UO4 (SimoA-mätning av NFL, amyloid-beta, tau och fosforylerad vid treinin 181 tau (p-tau) och UO1 (utvärdering av miRNA och long non-coding-profiler och utvärdering av Internate-amunity) och UO1 (utvärdering av miRNA och long-kodning RNA-profiler och utvärdering av internationsbanan). Tårar kommer att beredas för miRNA och långt icke-kodande RNA eller för SAA-analyser vid UO1. OM kommer att vara beredd på (1) miRNA och långt icke-kodande RNA, (2) SAA och (3) mikrobiota-analyser vid UO1. Slutligen kommer huden att förberedas för (1) miRNA och lång icke-kodande RNA eller (2) SAA-analyser vid UO1 och kommer att behandlas för att erhålla primära cellfibroblaster som kommer att skickas till UO2 för (3) cellbiologiska studier inklusive superupplösning av mikroskopi-analys av intracellulära aggregat och molekylära karaktärisering av deras internalisering/nedladdningsvägar. Slutligen kommer UO3 (1) att producera rekombinant TDP-43 (för SAA-analyser utförda vid UO1) som har specialfunktioner som är användbara för att producera NMR-spektra av god kvalitet för detaljerad strukturell karaktärisering och (2) analysera utvalda SAA-produkter med protein-NMR. All data som genererats i detta projekt, inklusive all relevant klinisk och psykologisk information, kommer att analyseras av medlemmar i Data Science Center (DSC) som nyligen har skapats vid UO1. DSC kombinerar expertis hos bioinformatiker, statistiker, matematiker och neurobiologer med målet att tillämpa sofistikerade analytiska metoder på kliniska, omics och avbildningsdata. Slutligen kommer andra kollaboratörer (se lämpliga avsnitt) som arbetar på UO3 att hjälpa till med protein-NMR-studie. Således är synergistiskt samarbete mellan alla UO: er avgörande för att uppnå projektets mål.