W poszukiwaniu biomarkerów autyzmu. 2015 UPDATE FILIP RYBAKOWSKI
Autyzm - rozpoznanie Oparte o objawy kliniczne Zależy od czujności diagnostycznej środowiska Najczęściej ok. 4 r.ż. Złoty standard ADOS, ADI-R
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
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
Epidemiologia ASD Rozpowszechnienie 22/10 000 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. 2011 Am J Psych) Stosunek zachorowalności M:K 4:1
Współzachorowalność Niepełnosprawność intelektualna: 60% ADHD: 50% Zaburzenia lękowe: 30-50% Epizod depresji: do 40% Zaburzenia afektywne dwubiegunowe: 10% Jakiekolwiek zaburzenia psychiczne poza ASD: 70-100%
Znaczenie biomarkerów Szybkie rozpoznanie i zastosowanie skutecznych u wszystkich pacjentów (uniwersalnych) metod postępowania Wyodrębnienie podgrup i dobranie odpowiednich (selektywnych) sposobów leczenia Monitorowanie postępów terapii
Cechy biomarkerów Uniwersalne vs. specyficzne Związane z procesem chorobowym vs. epifenomeny Związane ze stadium choroby/ procesem terapeutycznym
Dwa potencjalne mechanizmy Proces patogenetyczny ogólnoustrojowy - wpływ na mózg Proces patogenetyczny w mózgu wskaźniki w tkankach obwodowych
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
Biomarkery genetyczne Genome wide association study: NRXN1, SHANK3, SHANK2 Whole exome sequencing: SNC2A, GRIN2B Region 5p14 - białka adhezyjne
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)
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
Biomarkery biochemiczne Stresu oksydacyjnego Mitochondrialne Immunologiczne/ zapalne Toksycznych wpływów srodowiskowych
Kaskada patogenetyczna Zaburzenia metaboliczne Oddziaływania srodowiskowe Dysfunkcja mitochondriów Czynniki genetyczne Stres oksydacyjny Zniszczenie komórek R. autoimmunologiczna
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
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
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
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
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
Zaburzenia mikrobiomu Zwiększają ryzyko zmian zapalnych, reakcji autoimmunologicznych Zwiększona przepuszczalność jelitowa Przeciwciała dla białek połączeń międzykomórkowych, aktomiozyna, laktoferryna Tuohy i wsp. 2015
Neuroprzekaźniki i neuropeptydy Hiperserotoninemia płytkowa - 1961r. Oksytocyna Melatonina Inne: glutaminian, GABA, BDNF, dopamina i noradrenalina Metabolity w moczu
Hiperserotoninemia w ASD Gabriele i wsp. 2014
Markery mózgowe Odchylenia w badaniach neuroanatomicznych - MRI: Zwiększona objętość mózgowia 12-15 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
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
Markery neurochemiczne PET, SPECT - zaburzona synteza, wchłanianie i czynność receptorów dla dopaminy, serotoniny, GABA i glutaminianu MRS - nieprawidłowosci Glu/GABA Zurcher i wsp. 2015
Maszyny diagnostyczne Transkryptomika, proteomika, metabolomika - analiza RNA, peptydów/ białek, innych parametrów biochemicznych Rosnaca liczba danych Wiele rodzajów markerów Potrzeba analizy łącznej
Ograniczenia Jeden zestaw danych do stworzenia i sprawdzenia testu Niska dodatnia wartosc predykcyjna testów
Ograniczenia cd. Dodatnia wartosc predykcyjna = liczba wyników prawdziwie dodatnich/ liczba wyników dodatnich Marker o swoistosci i czułosci = 0.9 W grupie 1000-10 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!
Wnioski Jestesmy na poczatku drogi - obecne biomarkery niedoskonale Poszukujmy zwiazków pomiedzy markerem - procesem biologicznym i objawem (zachowaniem)