W poszukiwaniu biomarkerów autyzmu UPDATE FILIP RYBAKOWSKI

Transkrypt

1 W poszukiwaniu biomarkerów autyzmu UPDATE FILIP RYBAKOWSKI

2 Autyzm - rozpoznanie Oparte o objawy kliniczne Zależy od czujności diagnostycznej środowiska Najczęściej ok. 4 r.ż. Złoty standard ADOS, ADI-R

3 Klasyfikacja DSM-5 Nazwa: zaburzenia ze spektrum autyzmu Cel: określenie kryteriów ASD umożliwiających rozpoznanie w każdym wieku i przy każdym poziomie rozwoju poznawczego Z 3 do 2 wymiarów interakcje/ komunikacja oraz stereotypowe zachowania Dla rozpoznania ASD: 3 z 3 objawów zab. interakcji oraz 2 z 4 stereotypowych zachowań

4 Klasyfikacja DSM-5 c.d. Wśród objawów - nadmierna lub zbyt mała wrażliwość sensoryczna Ocena ciężkości zaburzenia w oparciu o poziom rozwoju językowego, intelektualnego, oraz poziom pomocy konieczny do funkcjonowania Nowa kategoria diagnostyczna zaburzenia komunikacji społecznej zaburzenia relacji, bez stereotypowych zachowań

5 Epidemiologia ASD Rozpowszechnienie 22/ średnia z 26 badań Częstość koreluje z okresem publikacji badania; a także odwrotnie z wielkością badanej populacji W niedawnym badaniu populacji koreańskiej: 2.6%! (Kim i wsp Am J Psych) Stosunek zachorowalności M:K 4:1

6 Współzachorowalność Niepełnosprawność intelektualna: 60% ADHD: 50% Zaburzenia lękowe: 30-50% Epizod depresji: do 40% Zaburzenia afektywne dwubiegunowe: 10% Jakiekolwiek zaburzenia psychiczne poza ASD: %

7 Znaczenie biomarkerów Szybkie rozpoznanie i zastosowanie skutecznych u wszystkich pacjentów (uniwersalnych) metod postępowania Wyodrębnienie podgrup i dobranie odpowiednich (selektywnych) sposobów leczenia Monitorowanie postępów terapii

8 Cechy biomarkerów Uniwersalne vs. specyficzne Związane z procesem chorobowym vs. epifenomeny Związane ze stadium choroby/ procesem terapeutycznym

9 Dwa potencjalne mechanizmy Proces patogenetyczny ogólnoustrojowy - wpływ na mózg Proces patogenetyczny w mózgu wskaźniki w tkankach obwodowych

10 Biomarkery genetyczne Sygnały sprzężeń i badania asocjacyjne - wiele pozytywnych doniesień, niewiele replikacji - potencjalne znaczenie na poziomie populacyjnym Badania mikromacierzy - wiele (>500) rzadkich wariantów o dużej sile oddziaływania Wpływy epigenetyczne

11 Biomarkery genetyczne Genome wide association study: NRXN1, SHANK3, SHANK2 Whole exome sequencing: SNC2A, GRIN2B Region 5p14 - białka adhezyjne

12 Biomarkery genetyczne CNV: rzadkie warianty de novo - ok. 10% przypadków ASD SNV: mutacje nonsense, ramki odczytu, miejsca restrykcyjnego - 2 x częściej w ASD (związek z wiekiem rodziców)

13 Oddziaływania epigenetyczne Odziedziczalne, ale nie spowodowane zmianą sekwencji DNA zmiany w ekspresji genów lub Długotrwałe zmiany w potencjale transkrypcyjnym komórki: metylacja, modyfikacja histonów, remodelowanie chromatyny

14 Biomarkery biochemiczne Stresu oksydacyjnego Mitochondrialne Immunologiczne/ zapalne Toksycznych wpływów srodowiskowych

15 Kaskada patogenetyczna Zaburzenia metaboliczne Oddziaływania srodowiskowe Dysfunkcja mitochondriów Czynniki genetyczne Stres oksydacyjny Zniszczenie komórek R. autoimmunologiczna

16 Markery stresu oksydacyjnego i zaburzeń metylacji W badaniach krwi - podwyzszone stezenia: oksydowanych białek/ DNA Zmniejszone stezenia: glutationu, peroksydazy glutationu, metioniny Zmniejszone wydalanie antyoksydantów w moczu Zaburzona równowaga S- adenozylometionina - s- adenozylohomocysteina Markery: SAM/SAH, homocysteina, MTHFR Niektóre koreluja z nasileniem objawów ASD Frustaci i wsp. 2012

17 Markery dysfunkcji mitochondriów Uposledzenie produkcji energii Moze prowadzic do wczesnych postaci neurozwyrodnienia Rózne przyczyny: genetyczne i nabyte Podwyzszone stezenia: mleczanu, pirogronianu, karnityny, kinazy kreatyninowej Valenti i wsp. 2014

18 Zaburzenia immunologiczne W mózgach osób z ASD - markery przewlekłego stanu zapalnego i aktywacji mikrogleju Czynniki sprzyjające: upośledzenie bariery K-M, reaktywne formy tlenu, zwiększone stężenie homocysteiny Markery: TGF-beta, CCL2 i CCL5, IgG, IgM, zaburzenia równowagi Th1/Th2, neopteryna w moczu Niektóre związane z nasileniem objawów, szczególnie w regresywnej postaci zaburzenia McDougle i wsp. 2015

19 Zaburzenia autoimmunologiczne Przeciwciała antygangliozydowe M1, antyneuronalne, przeciwjądrowe - związek z nasileniem objawów anty-nafp, anty-gfap, przeciwciała dla białek mieliny Przeciwciała dla białek jądra ogoniastego, móżdżku, podwzgórza i wzgórza Miano przeciwciał koreluje z nasileniem objawów Wu i wsp. 2015

20 Reakcja immunolgiczna matki Zmiany łozyska (trofoblastyczne) Związek z infekcjami w ciąży Przenikanie preciwciał do mózgu płodu Wpływ na neurogenezę, migrację neuronów i plastyczność zwiększonych stężeń IFN-gamma, IL-4, IL5, IL-6 Krakowiak i wsp. 2015

21 Zaburzenia mikrobiomu Zwiększają ryzyko zmian zapalnych, reakcji autoimmunologicznych Zwiększona przepuszczalność jelitowa Przeciwciała dla białek połączeń międzykomórkowych, aktomiozyna, laktoferryna Tuohy i wsp. 2015

22 Neuroprzekaźniki i neuropeptydy Hiperserotoninemia płytkowa r. Oksytocyna Melatonina Inne: glutaminian, GABA, BDNF, dopamina i noradrenalina Metabolity w moczu

23 Hiperserotoninemia w ASD Gabriele i wsp. 2014

24 Markery mózgowe Odchylenia w badaniach neuroanatomicznych - MRI: Zwiększona objętość mózgowia msc Cały mózg Zwiększona objętość i.s. 2.5 roku Kora czołowa, skroniowa, obręczy Zwiększona objętość i.b. 2.5 roku Ok. czołowa, skroniowa, obręczy Zwiększona objętość przestrzeni płynowych Zwiększenie objętości jj. migdałowatych 6 miesięcy Cały mózg 2-4 lata Obustronnie Zwiększona anizotropia frakcyjna 6 miesięcy Lewe sklepienie, ciało modzelowate, gałąź tylna torebki wewnętrznej Dysmaturacja szlaków i.b. 2 lata Obustronnie sklepienie Przyspieszona utrata objętości kory mózgu 3-39 lat Płaty czołowe i ciemieniowe Blackmon 2015

25 Czynnościowe badania mózgu Odmienny wzorzec przepływu krwi w trakcie wykonywania zadań z zakresu poznania społecznego (fmri) Zaburzony przepływ w stanie spoczynku Wysoki poziom stosunku szum/sygnał EEG - nieprawidłowosci w 6 msc zycia Plitt i wsp. 2015

26 Markery neurochemiczne PET, SPECT - zaburzona synteza, wchłanianie i czynność receptorów dla dopaminy, serotoniny, GABA i glutaminianu MRS - nieprawidłowosci Glu/GABA Zurcher i wsp. 2015

27 Maszyny diagnostyczne Transkryptomika, proteomika, metabolomika - analiza RNA, peptydów/ białek, innych parametrów biochemicznych Rosnaca liczba danych Wiele rodzajów markerów Potrzeba analizy łącznej

28 Ograniczenia Jeden zestaw danych do stworzenia i sprawdzenia testu Niska dodatnia wartosc predykcyjna testów

29 Ograniczenia cd. Dodatnia wartosc predykcyjna = liczba wyników prawdziwie dodatnich/ liczba wyników dodatnich Marker o swoistosci i czułosci = 0.9 W grupie z ASD; 990 zdrowych Czułosc 0.9- wykryje 9/10 przypadków Swoistosc 0.9- wykryje 99 fałszywie dodatnich DWP = 9/(9+99) = 0.08 Czyli w ponad 90% diagnoza fałszywie dodatnia!

30 Wnioski Jestesmy na poczatku drogi - obecne biomarkery niedoskonale Poszukujmy zwiazków pomiedzy markerem - procesem biologicznym i objawem (zachowaniem)