通过拉曼光谱在 ALS (SalivALS) 中发现唾液生物标志物 (SalivALS)
唾液拉曼指纹作为肌萎缩侧索硬化诊断的生物标志物
背景/理由:用于诊断和监测受肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 影响的患者的生物标志物的缺乏是 ALS 临床和研究中最令人担忧的问题之一。 表型体征、电生理测试和临床量表目前用于肌萎缩侧索硬化的诊断和治疗前后的随访。 如今,用于将 ALS 与其他类似神经退行性疾病区分开来的诊断和鉴别诊断是耗时且复杂的过程,减少了及时干预的时间。 因此,要求科学界努力寻找新的、可测量的、快速的和客观的生物标志物用于患者的诊断和分层。 唾液是一种复杂的生物流体,由生物活性分子组成,可以通过非侵入性程序收集。 同时监测唾液中内分泌、电解质和代谢信使的所有变化的可能性最近表明它可用于诊断复杂疾病,如神经退行性疾病,但关于唾液作为 ALS 替代载体的潜力的信息有限生物标志物。
目标:本项目的目的是利用拉曼光谱 (RS) 和可及唾液的敏感性,优化 ALS 发作和 ALS 患者分层的创新、非侵入性和快速程序。 Fondazione Don Gnocchi (FDG) 对一小群受试者的初步结果证明了该方法的可行性和 LABION 协议获得可重复的唾液拉曼指纹的能力,可用于区分健康受试者、ALS 患者和受影响的受试者由其他类型的神经系统疾病引起。
方法:从 FDG 初步结果开始,评估确诊 ALS 患者唾液的生化成分,并与从年龄和性别匹配的健康受试者以及受其他神经系统疾病(帕金森病和阿尔茨海默病)影响的患者获得的唾液成分进行统计比较. 此外,将分析组内 ALS 聚类,以验证从具有延髓或脊髓发作的 ALS 患者获得的不同拉曼指纹。 收集的拉曼数据将通过主成分分析 - 线性判别分析 (PCA-LDA) 使用多变量分析方法进行处理。 分类模型将使用交叉验证和子集验证来创建。 借助 RS,只需最少的样品制备即可确定唾液的整体成分,从而提供样品的全面生化指纹。 同时,将测量常规唾液参数,包括粘度、pH、总蛋白质和碳水化合物浓度、淀粉酶和胃蛋白酶、皮质醇和嗜铬粒蛋白 A。
预期结果:到本研究结束时,研究人员希望验证使用拉曼唾液模式作为 ALS 诊断和进展的新的有前途的生物标志物的可能性,以便与个性化和微调治疗方法的临床量表相关联。 该项目的目的是创建一个分类模型,该模型能够:
- 确定 ALS 发作
- 区分从 ALS 患者获得的信号与从其他神经退行性疾病收集的信号
- 将 ALS 患者分为延髓和脊髓发作
- 将拉曼数据与当今用于 ALS 诊断和监测的临床和准临床量表相关联
研究概览
详细说明
样本收集:所有选定受试者的唾液收集将按照 Salivette (SARSTEDT) 制造商的说明进行。 为了限制与 ALS 无关的唾液含量的可变性,将在固定时间从所有受试者获得唾液,在喂食和刷牙的适当滞后时间之后。 预分析参数(即 存储温度和收集和处理之间的时间),饮食和吸烟习惯将被适当记录。 简而言之,取出拭子,放入口中并咀嚼 60 秒以刺激唾液分泌。 然后将拭子以 1,000 g 离心 2 分钟,以去除细胞碎片和食物残渣。 收集的样品将储存在-80°C。
样品处理:在拉曼采集之前,唾液样品将使用不同的截止范围(3、10 和 30 kDa)进行过滤,通过 RS 收集和分析洗脱的样品并丢弃浓缩的对应物。 对于拉曼分析,将每个样品的一滴滴在铝箔上,以实现表面增强拉曼散射 (SERS)。
数据收集:使用 Aramis 拉曼显微镜(Horiba Jobin-Yvon,法国)获取拉曼和 SERS 光谱,该显微镜配备了在 785 nm 下工作的激光光源,激光功率范围为 25-100%(最大功率 512 mW)。 将使用 10-30 秒之间的采集时间。 仪器将在每次分析前使用 520.7 cm-1 处的硅参考带进行校准。 拉曼光谱将从沿着从液滴边缘到中心的线图的 15 个点收集。 使用 50 倍物镜(奥林巴斯,日本)在 400 和 1800 cm-1 之间的区域获取光谱。 光谱分辨率约为 1.2 cm-1。 LabSpec 6 软件包(Horiba Jobin-Yvon,法国)将用于地图设计和光谱采集。
数据处理:所有获取的光谱将使用五次多项式基线进行拟合,并使用专用软件 LabSpec 6 通过单位向量进行归一化。 底物的贡献将从每个光谱中去除。 验证该方法的统计分析将使用多变量分析方法进行。 将执行主成分分析 (PCA) 以减少数据维度并证明主要趋势。 前 20 个生成的主成分 (PC) 将用于分类模型、线性判别分析 (LDA),以区分数据以最大化所选组之间的方差。 将选择最少数量的 PC 以防止数据过拟合。 留一法交叉验证和混淆矩阵检验将用于评估LDA模型的方法灵敏度、精密度和准确度。 Mann-Whitney 将在 PC 分数上执行,以验证分析组之间统计相关的差异。 相关性和偏相关性分析将使用 Spearman 检验进行,假设只有 p 值低于 0.05 的系数是有效的相关性。 统计分析将使用 Origin2018 (OriginLab, USA) 进行。
研究类型
注册 (实际的)
联系人和位置
学习地点
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Milan、意大利、20148
- IRCCS Santa Maria Nascente, Fondazione Don Carlo Gnocchi
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Milano、意大利、20149
- Istituto Auxologico Italiano
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
取样方法
研究人群
描述
纳入标准:
- 根据 El Escorial 标准诊断肌萎缩侧索硬化症 (ALS),并根据 ALS 组的主要基因突变进行分类
- 根据阿尔茨海默病组的 ATN 标准诊断阿尔茨海默病
- 根据统一帕金森病评定量表和帕金森组的 Hoehn 和 Yahr 评分诊断帕金森病
- 男性
- 年龄在 50 至 70 岁之间
排除标准:
- 肿瘤疾病
- 免疫和血液系统疾病
- 正在进行的细菌或真菌感染(例如 口腔念珠菌病)
- 女性
- 年龄小于 50 岁或大于 70 岁
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 观测模型:病例对照
- 时间观点:预期
队列和干预
团体/队列 |
干预/治疗 |
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健康受试者
20 名健康状况良好的健康受试者,按年龄和性别与其他选定组进行比较
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对所有登记的受试者进行唾液收集和处理,并对生物体液进行连续拉曼分析。
对收集到的数据进行统计处理。
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伴延髓起病的肌萎缩侧索硬化
20 名受肌萎缩性侧索硬化症影响并伴有延髓起病的受试者,在年龄和性别方面与其他选定组具有可比性
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对所有登记的受试者进行唾液收集和处理,并对生物体液进行连续拉曼分析。
对收集到的数据进行统计处理。
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肌萎缩性脊髓侧索硬化症
20 名受肌萎缩性脊髓侧索硬化症影响的受试者,按年龄和性别与其他选定组进行比较
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对所有登记的受试者进行唾液收集和处理,并对生物体液进行连续拉曼分析。
对收集到的数据进行统计处理。
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帕金森病
20 名受帕金森病影响的受试者在年龄和性别方面与其他选定组具有可比性
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对所有登记的受试者进行唾液收集和处理,并对生物体液进行连续拉曼分析。
对收集到的数据进行统计处理。
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阿尔茨海默氏病
20 名受阿尔茨海默氏病影响的受试者在年龄和性别方面与其他选定组具有可比性
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对所有登记的受试者进行唾液收集和处理,并对生物体液进行连续拉曼分析。
对收集到的数据进行统计处理。
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研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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使用拉曼光谱法鉴定受肌萎缩侧索硬化症 (ALS) 影响的人唾液中的新 ALS 生物标志物
大体时间:一天
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拉曼光谱将用于识别新的唾液生物标志物,以快速区分健康受试者和受 ALS 影响的患者。
将在没有任何标记程序的情况下收集和处理唾液样本,调查两个调查组的整体唾液生物化学。
通过对收集到的数据进行多变量分析,我们将能够创建一个分类模型,将 ALS 特征与健康受试者区分开来。
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一天
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不同神经系统疾病患者唾液光谱差异的评价
大体时间:一天
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从 ALS 患者收集的拉曼数据将与从阿尔茨海默氏症和帕金森氏病患者获得的数据进行比较,验证我们的方法作为区分 ALS 与其他神经系统疾病的鉴别诊断工具
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一天
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延髓或脊髓 ALS 患者唾液光谱差异的评估
大体时间:一天
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对招募的脊髓和延髓 ALS 患者的组内分析将揭示与特定病理亚型相关的拉曼指纹。
这一结果对于 ALS 诊断后 ALS 患者的分层具有重要意义。
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一天
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拉曼数据与临床和准临床数据的相关性
大体时间:一天
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与 ALS 组相关的拉曼数据将与临床和准临床数据相关联,以这种方式验证我们的方法。
收集的数据将主要与可以改变唾液生化成分的因素相关联,包括年龄、吸烟习惯、最后一餐前的时间、刷牙前的时间、经皮内窥镜胃造口术、机械通气等。
因此,将分析相同的数据,发现与 ALS-FRS(肌萎缩侧索硬化症 - 功能评定量表)、WHO-QOL(世界卫生组织 - 生活质量)、血液分析结果、诊断时间和其他相关性
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一天
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合作者和调查者
调查人员
- 首席研究员:Marzia Bedoni, PhD、Fondazione Don Carlo Gnocchi ONLUS, Laboratory of Nanomedicine and Clinical Biophotonics
出版物和有用的链接
一般刊物
- Devitt G, Howard K, Mudher A, Mahajan S. Raman Spectroscopy: An Emerging Tool in Neurodegenerative Disease Research and Diagnosis. ACS Chem Neurosci. 2018 Mar 21;9(3):404-420. doi: 10.1021/acschemneuro.7b00413. Epub 2018 Feb 6.
- van Es MA, Hardiman O, Chio A, Al-Chalabi A, Pasterkamp RJ, Veldink JH, van den Berg LH. Amyotrophic lateral sclerosis. Lancet. 2017 Nov 4;390(10107):2084-2098. doi: 10.1016/S0140-6736(17)31287-4. Epub 2017 May 25.
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (实际的)
研究完成 (实际的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
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最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
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