Laboratorní biomarkery roztroušené sklerózy

MUDr. Kamila ŽONDRA REVENDOVÁ

Disertační práce

Laboratory biomarkers of multiple sclerosis

Abstract:

Úvod: Vzhledem ke zvyšujícímu se výskytu roztroušené sklerózy (RS) a rozšiřujícím se možnostem léčby existuje klinická potřeba biomarkerů, které by usnadnily včasnou diagnostiku, prognostifikaci a sledování léčebné odpovědi. Cílem této disertační práce bylo prozkoumat a ověřit různé rozpustné biomarkery u RS prostřednictvím 4 dílčích studií. Metodika: Studie 1: Posoudila prognostický význam intrathekální syntézy IgM (ITMS) stanovené různými laboratorními metodami u pacientů po první demyelinizační příhodě RS. Studie 2: Stanovila, zda léčení pacienti s RS bez známek aktivity zánětlivého onemocnění vykazují podobný věk a pohlaví na lehké řetězce neurofilament v mozkomíšního moku (cNfL) jako kontroly. Dále se zabývala vztahem mezi cNfL, disabilitou, průběhem nemoci a volumetrickými metrikami. Studie 3: Porovnala single molecule array (SIMOA) a high sensitivity enzyme-linked immunosorbent assay (hsELISA) pro stanovení koncentrací lehkých (sNfL) a těžkých řetězců neurofilament (sNfH) v séru u pacientů s RS. Studie 4: Vyhodnotila diagnostickou výkonnost MRZ reakce (MRZR) a porovnala ji s oligoklonálními IgG pásy (OCGB), oligoklonálnimi volnými lehkými řetězci kappa (oKFLC) a indexem volných lehkých řetězců kappa (KFLC) v kohortě RS pacientů. Výsledky: Studie 1: ITMS neovlivnila riziko druhého relapsu ani výskytu neuroradiologické aktivity onemocnění. Dále nebyl zjištěn významný rozdíl v disabilitě u pacientů s ITMS nebo bez ní. Studie 2: Pozitivní asociace mezi cNfL a věkem, stejně jako nižší koncentrace u žen, byly evidentní ve všech skupinách, kromě neléčených RS pacientů. Je zajímavé, že věkem korigované hladiny cNfL se nelišily mezi léčenými pacienty se stabilním a progresivním onemocněním. V menší kohortě vykazující progresivní zhoršování, úroveň disability, objemy lézí, regionální a globální atrofie mozku nekorelovaly s koncentracemi cNfL. Studie 3: Mezi oběma zkoumanými metodami byly nalezeny pouze mírné korelace. Passing-Bablok regresní analýza ukázala bias mezi oběma metodami, což bylo také potvrzeno Bland-Altmanovými grafy. Studie 4: MRZR měla specificitu 97,2 % a senzitivitu 32,2 %. Pro srovnání, nejvyšší senzitivitu 95,6 % prokázaly OCGB se specificitou 86,9 %, následované oKFLC se senzitivitou a specificitou 94,7 a 78,4 % a KFLC indexem se senzitivitou 92,5 % a specificitou 93,5 %. Závěr: Studie 1: Nenašli jsme důkazy, které by naznačovaly, že přítomnost ITMS je prediktorem budoucího klinického a/nebo neuroradiologického onemocnění a nebyly spojeny s vyšší disabilitou u pacientů po první demyelinizační příhodě. Studie 2: cNfL je primárně zvýšena u mladších neléčených pacientů s RS ve srovnání s kontrolami stejného věku a pohlaví, kde moderní terapie modifikující průběh onemocnění snižuje hladiny na očekávané úrovně nebo se jim blíží. Nicméně cNfL nesegreguje mezi pacienty se stabilním nebo progresivním průběhem onemocnění ani nevykazuje znatelnou korelaci s úrovní postižení nebo neurozobrazovacími metrikami mozku. Studie 3: Zjistili jsme významné rozdíly mezi dvěma metodami stanovení sNfL a sNfH, které je třeba vzít na vědomí při porovnávání dat získaných těmito dvěma technologiemi, ale také při interpretaci klinické relevance. Studie 4: MRZR byla nejspecifičtějším testem pro diagnózu RS, ale ve srovnání s ostatními metodami vykazovala mnohem nižší senzitivitu. Souhrnně tato práce disertační práce zdůraznila silné a slabé stránky řady kandidátských biomarkerů navržených jako klinicky užitečné v péči o pacienty s RS, které by měly být zváženy před plnou klinickou implementací.

Abstract:

Introduction: Since the recent data suggests increasing incidence of multiple sclerosis (MS) and expanding treatment options, there is a clear clinical need for biomarkers to facilitate early diagnosis, prognostication and monitoring of treatment response. The objective of this PhD thesis was to explore and validate different soluble biomarkers in MS and conduct through four sub-studies. Methods: Study 1: Assessed a prognostic value of intrathecal IgM synthesis (ITMS) determined by various laboratory methods in patients suffering a first demyelinating event. Study 2: Determined whether MS patients lacking signs of inflammatory disease activity showed a similar age and sex pattern for cerebrospinal fluid neurofilament light chain (cNfL) as observed in controls, as well as addressing relationships between cNfL and disability, disease course and volumetric neuroimaging measures. Study 3: Compared single molecule array (SIMOA) and high sensitivity enzyme-linked immunosorbent assay (hsELISA) for determination of serum neurofilament light chain (sNfL) and neurofilament heavy chain (sNfH) concentrations in MS patients. Study 4: Evaluated a diagnostic performance of the MRZ reaction (MRZR) and compared it with oligoclonal IgG bands (OCGB), oligoclonal kappa free light chains bands (oKFLC) and kappa free light chains (KFLC) index in a MS cohort. Results: Study 1: ITMS did not affect the risk of a second relapse or occurrence of neuroradiological disease activity. Further, there was no significant difference in disability in patients with or without ITMS. Study 2: A positive association between cNfL and age, as well as lower concentrations among women, were evident in all groups, except for untreated MS. Interestingly, aged-corrected cNfL levels did not differ between treated patients with stable and progressive disease. Lastly, in a smaller and deeply imaging phenotyped cohort displaying progressive worsening, disability level, lesion volumes, regional and global brain atrophy measures did not correlate with cNfL concentrations. Study 3: Only moderate correlations between the two investigated methods were evident. The Passing-Bablok regression analysis showed a bias with both methods, which was also indicated by Bland-Altman plots. Study 4: The MRZR had a specificity of 97.2%, and a sensitivity 32.2%. In comparison, the highest sensitivity of 95.6% was for OCGB with a specificity of 86.9%, followed by oKFLC with a sensitivity and specificity of 94.7 and 78.4%, respectively, and the KFLC index with a sensitivity of 92.5% and a specificity of 93.5%. Conclusion: Study 1: We could not find evidence suggesting that presence of ITMS is a predictor for future clinical and/or neuroradiological disease, or to be associated with higher disability, in patients after experiencing their first demyelinating event. Study 2: cNfL is primarily increased in younger untreated MS patients compared to age and sex-matched controls, where modern disease modulatory therapies lower levels to or near expected levels. However, cNfL does not segregate between those with a stable or progressive disease course or display noticeable correlation to disability level or neuroimaging brain metrics. Study 3: We found significant differences between two methods for determining sNfL and sNfH, which should be acknowledged when comparing data obtained with the two technologies, but also for interpretation of clinical relevance. Study 4: MRZR was the most specific test for the diagnosis of MS but suffered much lower sensitivity compared with other measures. Collectively, this PhD thesis work has highlighted strengths and weaknesses with a number of candidate biomarkers proposed to be of clinical utility in the care for MS patients, which should be considered before full clinical implementation.

Keywords

roztroušená skleróza, biomarkery, intrathekální syntéza IgM, lehké řetězce neurofilament, MRZ reakce

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 1. 2024

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. MUDr. Michal Bar, Ph.D., prof. MUDr. Michal Bar, Ph.D.

OSTRAVSKÁ UNIVERZITA

Lékařská fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Klinické neurovědy / Klinické neurovědy