JNNP:C9orf72和GRN相关疾病的血浆NfL水平和纵向变化率:从定制参考到临床应用

2021-08-11 MedSci原创 MedSci原创

本文首先评估了pNfL的生理变化及其在健康对照组中的纵向变化,以提出不同年龄段生命周期的参考值。接下来,分别测定了两组GRN和C9orf72携带者的NfL水平,并描绘了从症状前到临床阶段的基因特异性轨

GRN和C9orf72基因突变是额颞叶痴呆(FTD)和肌萎缩侧索硬化(ALS)的主要遗传因素。GRN相关表型主要由FTD(bvFTD)的行为变异所控制,C9orf72基因扩增导致bvFTD,ALS。随着GRN和C9orf72疾病修饰疗法的发展,遗传性FTD和ALS症状前或前驱期似乎是在出现明显临床表现之前进行预防性治疗的理想时机。越来越多的证据表明,神经丝轻链(NfL)升高反映了轴突损伤,在许多神经退行性疾病中,体液中的NfL水平与神经元消退成比例增加。血清/血浆神经丝轻链(pNfL)水平在FTD和ALS中升高,有可能是遗传性FTD/ALS临床阶段有效的疾病跟踪生物标记物。NfL水平在FTD/ALS相关突变的症状前携带者(PS)中发生变化,比完全症状性疾病早2-5年。NfL是PS临床上一个有价值的预测因素。

目前仍缺少将pNfL剂量从研究转化为试验和临床的条件。特别是,需要进一步了解健康人NfL水平的可变性,以建立用于神经退行性疾病的适当参考值。根据FTD/ALS患者的基因型以及临床前阶段确定其NfL值和变化率也是临床研究的基础。因此,本文首先评估了pNfL的生理变化及其在健康对照组中的纵向变化,以提出不同年龄段生命周期的参考值。接下来,分别测定了两组GRN和C9orf72携带者的NfL水平,并描绘了从症状前到临床阶段的基因特异性轨迹。最后为不同疾病阶段的每种遗传形式建立了年龄特异性阈值和年化变化率(ARC),为监测临床和治疗试验提供参考值,并提供预测疾病进展的生物学工具。本文发表在《神经病学,神经外科学和精神病学杂志》上()。

本文评估了165名神经健康对照者在生理条件下pNfL水平的可变性。65例接受了平均间隔为3.0±1.2年的纵向pNfL评估。评估了101名C9orf72和86名GRN突变携带者。C9orf72队列包括54名患者和47名症状前携带者(PS)。GRN队列包括48名患者和38名PS。

在患者组中,发病年龄中位数(AAO)为58.0岁,基线时的疾病持续时间为3.5年(C9orf72为4.9岁,GRN携带者为2.9岁)。所有GRN患者均有FTD。27例C9orf72患者出现bvFTD,16例有肌萎缩侧索硬化。12名C9orf72患者的病程进展缓慢,其病程由患者的FTD病程确定,相当于在每个表型中观察到的明显更长的疾病持续时间。 44名患者在平均2.0±1.2年(范围:0.7–6.1)内进行了多次血浆取样。85名患者(47名C9orf72和38名GRN)无临床症状,在临床痴呆评级(CDR)工具+国家阿尔茨海默病协调中心(NACC)-额颞叶变性(FTLD)行为和语言领域(CDR+NACC-FTLD)得分为0。在平均3.0±1.7年(范围:0.9-7.8)的研究背景下,对66例(43例C9orf72,23例GRN)进行了纵向随访和血浆取样。四名C9orf72患者在随访期间进入前驱期,因为他们出现了轻微的的认知/行为和/或运动症状,并达到CDR+NACC-FTLD=0.5。

Figure 1

对照组的pNfL水平

分析了668例(352例基线检查和316例随访)患者、PS和对照组的pNfL水平。在同一设施中进行测量,不考虑临床-遗传状态,使用单分子阵列(SiMoA)技术分13次运行。在每个实验中,校准品重复运行两次,并采用四参数逻辑回归拟合,权重为1/y2。样品以1:4稀释倍数进行评估,一式两份。变异系数(CV)为≥15%重新分析。NfL浓度根据标准曲线插值。分析内平均变异系数为3.8%(范围:0%–14.7%)。在每次运行中分析了三种不同NfL浓度的血浆。

GRN患者的病程相当均匀,而C9orf72组由于少数缓慢进展的携带者,病程更不均匀。在基线检查时,对照组的取样年龄介于21.1至83.5岁之间。他们的pNfL水平(中位数:9.88 pg/mL,IQR:7.42–14.36)在男性和女性之间具有可比性。pNfL中值水平随年龄增长而增加(r=0.766,p<0.0001)。因此,将对照组分为离散的年龄组,以定义每十年的参考值。各年龄组之间的水平存在显著差异(p<0.0001),并在60岁时逐渐升高,此后更为陡峭。性别对任何年龄组都没有影响,在进一步的分析中也没有考虑。评估了65名对照组在3年内的年增长率,年平均增长为0.366 pg/mL。患者表现出高于对照组的水平(p<0.0001)。与对照组不同,在整个患者组中,值不随取样时的年龄而变化(p=0.261,R2=0.07),也不随性别而变化(p=0.274)。然而,在C9orf72患者中,采样年龄和pNfL水平中度相关(r=0.284,p=0.037)。

Figure 2

患者的基线pNfL水平

在C9orf72患者中,晚期AAO与较高的pNfL水平相关(r=0.389,p=0.004)。中位值在早发患者中较低(≤50岁:22.49 50-65岁之间的AAO患者(48.57 pg/mL)和晚发患者(≥65: 68.00 pg/mL;p=0.002)。pNfL水平与病程呈负相关(r=−0.311,p=0.021)。在GRN患者中,pNfL水平与AAO和取样年龄无关。早发、中发或晚发患者之间没有差异,pNfL值与基线检查时的疾病持续时间之间没有关联,可能是因为GRN患者的疾病持续时间比C9orf72患者的变化小得多。44名患者(29名C9orf72和15名GRN)接受了为期2.0±1.2年的血浆样本随访。两种基因型的pNfL水平均随时间增加(p<0.0001),但更重要的是GRN患者的pNfL水平高于C9orf72患者(p=0.016,R2c=0.85)。确定了区分患者与对照组的临界值。分别确定C9orf72和GRN患者的阈值。产生了将C9orf72患者与对照组分离的阈值为19 pg/mL。更高的阈值27.48 pg/mL区分GRN患者与对照组,具有94%的敏感性和97%的特异性。

85名PS包括48名C9orf72和37名GRN携带者。两种基因型的取样年龄中位数(41.2岁)相似。他们的pNfL值与对照组相当,显著低于患者(p<0.0001)。C9orf72有较高的pNfL水平(8.48 pg/mL)比GRN携带者(7.69 pg/mL,p=0.004)。与对照组一样,取样时PS水平随年龄显著增加(p<0.0001)。C9orf72(r=0.651,p<0.0001)的相关性比GRN(r=0.359,p=0.029)强得多。综上所述,在C9orf72疾病的症状前阶段,pNfLs稍高,并显示出更为年龄相关的趋势。

这项研究强调了基因特异性和年龄特异性参考在遗传性FTD/ALS的临床和治疗试验中的重要性。支持重复pNfL测量和考虑ARC作为疾病进展的预后标志物的临床意义。

Saracino DDorgham KCamuzat A, et al Plasma NfL levels and longitudinal change rates in C9orf72 and GRN-associated diseases: from tailored references to clinical applications



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