Stratified cohorts for biomarker assessment and trial readiness: TMEM175, SCARB2 and CTSB in Parkinson's disease

Sintesi Tecnica: Coorti Stratificate per la Valutazione di Biomarcatori e la Preparazione ai Trial Clinici nella Malattia di Parkinson

Definizione del Problema
La disfunzione lisosomiale è un meccanismo centrale nella patogenesi della malattia di Parkinson (PD), stabilito in modo particolare attraverso le mutazioni di GBA1. Tuttavia, gli studi di associazione genome-wide (GWAS) hanno identificato ulteriori geni di rischio correlati ai lisosomi — TMEM175, SCARB2 e CTSB — il cui impatto funzionale sui profili dei biomarcatori dei pazienti rimane poco chiaro. Sebbene questi geni siano implicati nelle vie lisosomiali e siano stati esplorati come target terapeutici in modelli sperimentali, manca una base di dati completa che colleghi le varianti genetiche agli esiti clinici, l'attività di seeding dell' $\alpha$-sinucleina, i livelli proteici lisosomiali e i profili degli sfingolipidi in coorti umane di PD. Questa lacuna ostacola la capacità di stratificare i pazienti per i trial clinici e di identificare biomarcatori per il monitoraggio dell'engagement del target e dell'efficacia del trattamento.

Metodologia
Lo studio ha impiegato un design di scoperta-validazione utilizzando tre coorti:

1. Coorte di Scoperta: Un dataset tedesco combinato (TUEPAC-DESCRIBE-PD) comprendente 2.629 pazienti PD provenienti dall'Università di Tubinga e da varie sedi tedesche del DZNE.
2. Coorte di Validazione: Il dataset Accelerating Medicines Partnership® Parkinson's Disease (AMP-PD), composto da 2.172 pazienti PD.

Stratificazione Genetica:
I pazienti sono stati stratificati in base allo stato di mutazione GBA1 (PD$_{GBA1\_wildtype}$ e PD$_{GBA1}$) e in base agli alleli di rischio in tre geni lisosomiali:

• TMEM175: p.M393T (rs34311866) e p.Q65P (rs34884217).
• SCARB2: rs6812193 e rs6825004.
• CTSB: rs1293298.
  I pazienti con mutazioni rare in LRRK2, Parkin, PINK1 e SNCA sono stati esclusi per ridurre il confondimento genetico.

Valutazione dei Biomarcatori:
Lo studio ha valutato un profilo di biomarcatori multidimensionale:

• Clinico: Funzione motoria (UPDRS-III), cognizione (MoCA) e depressione (BDI-II).
• $\alpha$-Sinucleina: Attività di seeding dell' $\alpha$-sinucleina nel liquido cerebrospinale (CSF) tramite saggio di amplificazione del seme (SAA).
• Proteine Lisosomiali: Livelli nel CSF di LIMP2 (SCARB2), Catepsina B (CTSB) e LAMP2.
• Attività Enzimatica: Attività dell'enzima glucocerebrosidasi (GCase) basata sul sangue.
• Sfingolipidomica: Livelli nel CSF e nel plasma di glucosilceramidi (GlcCer), ceramidi (Cer), sfingomielina (SM) e metaboliti correlati.

Analisi Statistica:
Le associazioni sono state valutate tramite regressione lineare e logistica multivariata, aggiustata per sesso, età, durata della malattia e stato di GBA1. Le analisi sono state condotte sia nella coorte complessiva di PD che all'interno dei sottogruppi stratificati per GBA1. I test multipli sono stati corretti utilizzando il metodo di Benjamini–Hochberg (BH) per controllare il tasso di falsa scoperta (FDR).

Risultati Chiave

• Esiti Clinici: Nella coorte di scoperta, la variante di rischio TMEM175 p.M393T è stata nominalmente associata a una diminuzione della funzione cognitiva (MoCA) quando aggiustata per lo stato di GBA1, sebbene ciò non sia sopravvissuto alla correzione per i test multipli. Non sono state trovate associazioni significative tra le varianti studiate e i punteggi UPDRS-III o BDI-II in nessuna delle due coorti.
• Seeding di $\alpha$-Sinucleina: I portatori dell'allele di rischio TMEM175 p.Q65P hanno mostrato una proporzione maggiore di attività di seeding dell' $\alpha$-sinucleina positiva rispetto ai non portatori nella coorte di scoperta (79% vs 95%, $P=0.053$), ma ciò non ha raggiunto la significatività statistica dopo la correzione.
• Proteine Lisosomiali:
  • CTSB: Nella coorte di scoperta, i portatori dell'allele di rischio CTSB rs1293298 presentavano nominalmente livelli inferiori di CTSB nel CSF. Sono stati osservati livelli di LAMP2 nel CSF significativamente più bassi nei portatori dell'allele di rischio rispetto ai portatori dell'allele protettivo nella coorte totale di PD e specificamente nel sottogruppo PD$_{GBA1\_wildtype}$.
  • SCARB2: Non sono state osservate differenze significative nei livelli di LIMP2 nel CSF in base al genotipo SCARB2.
• Attività di GCase: Nella coorte di scoperta, i portatori dell'allele di rischio SCARB2 rs6812193 hanno mostrato un'attività di GCase significativamente inferiore nel sottogruppo PD$_{GBA1\_wildtype}$ ($P=0.027$ dopo correzione), con un trend simile non significativo nella coorte di validazione. Non sono state trovate differenze significative per le varianti TMEM175 riguardo l'attività di GCase.
• Profili di Sfingolipidi:
  • I portatori dell'allele di rischio TMEM175 p.M393T hanno mostrato nominalmente livelli inferiori di prodotti a valle di GCase (vari ceramidi) nel CSF e livelli più alti di sfingomielina (SM) nel plasma rispetto ai portatori dell'allele protettivo.
  • I portatori dell'allele di rischio SCARB2 rs6825004 hanno mostrato nominalmente livelli più alti di GlcCer C24:0 nel CSF.

Significatività e Rivendicazioni
Gli autori affermano che questo studio fornisce la prima integrazione di queste specifiche varianti genetiche lisosomiali con un ampio spettro di biomarcatori clinici e fluidi nella PD. I risultati dimostrano che le varianti genetiche in TMEM175, SCARB2 e CTSB hanno un impatto funzionale sui profili dei biomarcatori, in particolare per quanto riguarda i livelli proteici lisosomiali, l'attività di GCase e il metabolismo degli sfingolipidi.

Il documento sostiene che l'integrazione della caratterizzazione genetica con il profilo biochimico offre un quadro per la stratificazione dei pazienti. Nello specifico, le associazioni osservate suggeriscono che questi biomarcatori potrebbero servire come readout traslazionali per l'engagement del target e l'efficacia del trattamento in futuri trial clinici mirati alle vie lisosomiali. Gli autori sottolineano che, sebbene alcune associazioni siano nominali e non siano sopravvissute alla rigorosa correzione per i test multipli, i dati supportano l'eterogeneità biologica della PD guidata dalla genetica lisosomiale e giustificano ulteriori indagini in coorti indipendenti e studi sperimentali. Lo studio conclude che questi risultati forniscono dati di riferimento esplorativi per supportare la progettazione di futuri trial focalizzati sulla stratificazione dei pazienti e sulle terapie mirate alla via lisosomiale.