Kellen Jones, Nevada Center for Biomedical Research, 28 februari 2017
Onderzoekers van het NVCBR komen dichter bij een diagnostische test voor ME/cvs-patiënten
Het ontbreekt artsen aan effectieve middelen om te helpen bij de diagnose en de behandeling van wie door ME/cvs is getroffen, een complexe en vaak invaliderende ziekte. Dat zou kunnen veranderen nu wetenschappers in het Nevada Center for Biomedical Research (NVCBR) de eerste stap hebben genomen in het ontwikkelen van een klinische test voor het diagnosticeren van ME/cvs-patiënten door het creëren van een antilichaamimmuunhandtekening.
Het werk werd uitgevoerd in samenwerking met Dr. Stephen Johnston en Dr. Phillip Safford, aan het Arizona State University Biodesign Institute, Innovations in Medicine, en Dr. Karen Schlauch en Richard Tillet, van de Universiteit van Nevada, Reno, samen met andere onderzoekers van over de hele wereld.
De bevindingen van de groep verschenen onlangs in het prestigieuze tijdschrift Molecular Neurobiology: https://link.springer.com/article/10.1007/s12035-016-0334-0
Het immuunsysteem produceert eiwitten, antilichamen genaamd, die zich binden aan het oppervlak van pathogenen, zoals virussen en bacteriën, om de pathogenen te neutraliseren. Af en toe raakt dit systeem ontregeld en produceert het antilichamen tegen ons eigen weefsel, resulterend in auto-immuniteit. Gebruikmakend van een microchip, bestaande uit duizenden kleine random eiwitsequenties (waaraan wordt gerefereerd als toevallige peptiden), screenden onderzoekers aan NVCBR, in samenwerking met de wetenschappers aan ASU’s Biodesign Institute, bloedserum van ME/cvs-patiënten en gezonde controles, uit twee geografisch verschillende steekproeven, en identificeerden een diagnostisch patroon van antilichaam/peptideverbinding die ME/cvs-patiënten identificeert met hoge specificiteit en gevoeligheid.
“Het doel van het screenen van het serum met een random peptidetest, is om dingen te identificeren die ons lichaam als vreemd ziet, zoals de moleculen waar de pathogenen of de eiwitten uit bestaan van ons eigen weefsel, in de context van auto-immuniteit,” legde Dr. Vincent Lombardi uit, Directeur Onderzoek bij NVCBR. “Nu we een groep random peptiden hebben geïdentificeerd die zich differentieel binden aan de antilichamen van ME/cvs-patiënten, is onze volgende uitdaging om uit te zoeken welke antigenen deze random peptiden vertegenwoordigen in de echte wereld. Er kan veel worden geleerd over de oorzaken van deze ziekte als de antigenen accuraat geïdentificeerd zijn.”
Dr. Lombardi ontwierp het project aanvankelijk met het doel van het identificeren van potentiële pathogenen, die in verband worden gebracht met ME/cvs evenals autoantigenen. Naast het identificeren van toekomstige met pathogenen in verband gebrachte antigenen en autoantigenen, produceerden de data ook een immuunhandtekening die ME/cvs-patiënten accuraat kan onderscheiden van gezonde controles. Toekomstige, meer diepgaande analyse van deze data zal onderzoekers helpen om te bepalen welke antigenen het meest relevant zijn voor het ziekteproces en of er wel of niet bestaande behandelingen beschikbaar zijn om te richten op de geïmpliceerde biochemische reactiepaden.
Vooruitkijkend zijn de NVCBR-onderzoekers van plan om het werk te bevestigen door gebruik te maken van een grotere groep ME/cvs-proefpersonen naast andere onderzoeksgroepen met overlappende symptomatologie zoals multiple sclerose. De immuunhandtekeningtechnologie, ontwikkeld door ASU, werd succesvol gebruikt bij andere neuro-immuunziekten, waaronder de ziekte van Alzheimer.
“Het doel van ons onderzoeksprogramma is om de onderliggende mechanismen van neuro-immuunziekte ziektegerelateerde biomarkers en effectievere behandelingen voor patiënten vast te stellen,” stelde Dr. Lombardi. “Een robuuste immuunhandtekening van ME/cvs zou helpen om deze doelen te bereiken.”
© Nevada Center for Biomedical Research. Vertaling Meintje, redactie NAHdine en Zuiderzon, ME-gids.
Cort Johnson, Health Rising, 21 maart 2017
Een biomarker voor ME/cvs? Immuunhandtekening biedt een andere mogelijkheid
Een andere kijk op het immuunsysteem
Het uiteindelijke doel van dit werk is de ontwikkeling van een niet-subjectieve klinische tool voor het diagnosticeren van patiënten met ME.
Lombardi et al.
Afgelopen maand keek Health Rising naar een potentiële biomarker van ionkanalen, voortkomend uit de National Centre for Neuroimmunology and Emerging Diseases (NCNED) in Australië. Deze maand brengt weer een andere melding van een potentiële biomarker van het Nevada Center for Biomedical Research (voorheen WPI) aan de Universiteit van Reno. De tijd zal leren of een van beide het wordt. In de tussentijd is het goed dat ME/cvs-onderzoekscentra innovatieve technieken gebruiken om deze ziekte op volledig nieuwe manieren te bekijken.
Immuunhandtekeningen maken gebruik van activiteit van antilichamen om een idee te krijgen waar het immuunsysteem op reageert. Het idee is dat B-cellen op de een of andere manier betrokken zijn bij de meeste immuunreacties. Uitvinden aan welke peptiden of antigenen de antilichamen in iemands bloed zich binden zou ons kunnen vertellen waar het immuunsysteem op reageert. Als ME/cvs, in ieder geval gedeeltelijk, een immuunziekte is, zou het onderzoek naar immuunhandtekeningen ons veel kunnen vertellen. Deze benadering werd ook toegepast om diagnostische biomarkers te bieden voor kanker, Valley koorts, de ziekte van Alzheimer en andere.
Immuunhandtekeningen werden ontwikkeld voor verschillende ziekten.Antilichamen zijn de sleutel.
Over een groot visnet uitgooien gesproken. De eerste antilichamen worden geïncubeerd of blootgesteld aan duizenden, of in het geval van deze studie, meer dan 100.000 willekeurig (aselect) gegenereerde peptiden (korte ketens van aminozuren). Omdat er zo veel verschillende peptiden worden gebruikt, kunnen de immuunhandtekeningen, geproduceerd door middel van deze techniek, zeer gevoelig zijn (d.w.z. zeer accuraat in het identificeren van patiënten). Ze zijn veel gevoeliger dan bijvoorbeeld een ELISA-bloedtest, die de bijdragen van verschillende antilichamen bij elkaar zou kunnen optellen.
De technologie, die wordt gebruikt om immuunhandtekeningen te produceren, is ook erg robuust; één enkele druppel bloed op een stuk papier en per post verstuurd, kan voldoende zijn. Het is ook potentieel veel stabieler dan de cytokinestudies die soms zo variabel zijn geweest bij ME/cvs. Omdat antilichamen veel stabieler zijn dan cytokines (zij houden het langer uit in het lichaam), zouden zij betere resultaten kunnen opleveren.
De studie
Mol Neurobiol. 2016 Dec 15. [Epub ahead of print] Humoral Immunity Profiling of Subjects with Myalgic Encephalomyelitis Using a Random Peptide Microarray Differentiates Cases from Controls with High Specificity and Sensitivity . Singh S 1, Stafford P 2, Schlauch KA 3,4, Tillett RR 4, Gollery M 5, Johnston SA 2, Khaiboullina SF 1,6, De Meirleir KL 1, Rawat S 1, Mijatovic T 7, Subramanian K 1, Palotás A 8,9, Lombardi VC 10,1 1 .
In deze studie stelden Lombardi en het Nevada Center for Biomedical Research (NVCBR, voorheen het Whitemore Peterson Institute) de antilichamen in het bloed van ME/cvs-patiënten en gezonde controles bloot aan een erg groot aantal peptiden (125.000); in feite veel groter dan sommige studies naar kanker (20.000). 41 ME/cvs-patiënten en gezonde controles namen eraan deel. Een belangrijke sterkte van deze studie: twee groepen patiënten namen deel – een uit de VS en een uit Europa.
De kern
- Immuunhandtekeningen werden gebruikt om sterk accurate diagnostische markers in verschillende ziekten te produceren
- De resultaten van het NVCBR suggereren dat de immuunsystemen van ME/cvs-patiënten sterk afweken van die van gezonde controles
- Antilichamen, aangetroffen in het serum van ME/cvs-patiënten, reageerden op twee verschillende types van peptiden: degene die in verband werden gebracht met mensen (suggererend dat er een auto-immuunproces weg zou kunnen zijn) en degene die in verband werden gebracht met pathogenen
- De antilichamen kwamen ook tevoorschijn bij het reageren op een aminozuurpatroon, dat werd aangetroffen bij veel van de peptiden, die gemarkeerd werden bij de ME/cvs-patiënten
- Die bevinding suggereerde de mogelijkheid dat in de kern een immuunproces gevonden werd.
- Toekomstig werk zal proberen de bevinding te bevestigen.
- Darmstudies zijn ook aan de gang om te bepalen of de microfloraproblemen, die bij ME/cvs worden aangetroffen, een gevolg of een centrale oorzaak zijn van de ziekte.
Bovendien is het onweerlegbaar dat de zoektocht een open einde kent. Omdat niemand de centrale immuun- of andere reactiepaden heeft geïdentificeerd, die in het spel zijn bij ME/cvs, zou het uitvoeren van een bredere zoektocht zoals deze studie deed (en zoals Ron Davis doet) de beste kans op succes kunnen opleveren. Onderzoek bij twijfel alles en begin daarna met het uitdunnen van je resultaten. Gelukkig hebben we het gereedschap en de statistische technieken, die helpen om een ooit onmogelijke taak meer en meer haalbaar te doen lijken.
De eerste stap was het identificeren van de peptiden waarop de antilichamen in het bloed van ME/cvs-patiënten reageerden. De volgende stap was om te bepalen door welke menselijke of pathogene eiwitten die waarschijnlijk werden uitgelokt.
Daarvoor was het nodig om hun willekeurig gegenereerde peptiden te matchen met van nature voorkomende peptiden. Omdat de willekeurig gegenereerde peptidesequences [stukjes DNA] zo kort waren – veel korter dan sequenties die in verband werden gebracht met van nature voorkomende eiwitten – werden de gaten gevuld door het gebruiken van het “BLAST” doorzoeken van een database van menselijke eiwitten, virussen en de menselijke endogene retrovirussen (HERV) die het NVCBR al eerder heeft aangetroffen bij ME/cvs.
De zoektocht wees uit dat antilichamen waarschijnlijk reageerden op een scala aan menselijke eiwitten (een auto-immuunproces was gaande) en een allegaartje aan virale en bacteriële eiwitten. Eiwitten die in verband worden gebracht met HIV, humaan herpes virus-2, hondenziekte, een paramyxovirus bij knaagdieren en een rotavirus bij varkens kwamen naar voren. Bovendien werden zeven van de top sequences in verband gebracht met een menselijk endogeen retroviruseiwit. Nader beschouwd wees het erop dat deze zeven sequenties geclusterd waren in één gedeelte van een eiwit.
Een vergelijkbaar motief van aminozuren kwam naar voren in veel van de peptiden die gemarkeerd zijn bij ME/cvs-patiënten
Dat was ongebruikelijk, maar nog ongebruikelijker was het feit dat een vergelijkbaar “motief” van peptiden ook naar voren kwam bij tenminste 40 van de top 233 peptiden. Ontdekken dat dit terugkerende aminozuurmotief aanwezig was bij bijna 20% van de peptiden die worden benadrukt bij ME/cvs, deed Lombardi waarschijnlijk bijna van zijn stoel vallen. Het suggereerde dat er een soort van kernachtige immuunreactie plaatsvond bij ME/cvs.
Als ik hen goed begrijp, zijn deze motieven korte aminozuurketens, die bevestigd zijn aan eiwitten die hun homeostase regelen; d.w.z. zij reguleren de productie van eiwit, het gebruik ervan en uiteindelijk ook de achteruitgang van eiwitten. Terwijl de eiwitten zelf erg stabiele structuren neigen te hebben, zijn deze motieven “flexibeler” en, als ik ze goed heb begrepen, in staat om in de loop van de tijd te veranderen – misschien als reactie op een gebeurtenis.
Deze motieven zijn belangrijke regulatoren van eiwitten – de werkermoleculen die verantwoordelijk zijn voor bijna elke activiteit in ons lichaam. Antilichamen, die deze motieven aanvallen, zouden, zo lijkt het, belangrijke gevolgen kunnen hebben voor veel processen.
In een e-mail suggereerde Lombardi dat de antilichamen op een pathogeen zouden kunnen reageren, mogelijk zelfs een veel voorkomend pathogeen, waarop ME/cvs-patiënten ongewoon reageren. Of zij zouden kunnen reageren op een autoantigeen – een deel van een menselijk eiwit – dat het lichaam nu aan het aanvallen is.
Lombardi stelde dat dezelfde benadering antilichamen heeft geïdentificeerd tegen de amyloïde bèta (β)- en tau (τ)-eiwitten bij de ziekte van Alzheimer. Deze eiwitten worden natuurlijk geproduceerd; d.w.z. ze zijn geen “vergissingen”, maar omdat ze niet op de juiste manier worden verwijderd bij mensen met de ziekte van Alzheimer, valt het immuunsysteem hen aan. Hetzelfde proces zou kunnen plaatsvinden bij ME/cvs. D.w.z. de eiwitten waar de immuunsystemen van de ME/cvs-patiënten op reageren, zouden “normaal” kunnen zijn, maar de hoeveelheden zouden te groot kunnen zijn. (Dat doet uiteraard denken aan de mysterieuze factor in het bloed, waarover de experimenten van Ron Davis suggereren dat zij de energie van de cellen van ME/cvs-patiënten beschadigen. Die factor lijkt een soort eiwit te zijn.)
In de paper suggereerde het Lombardi-team: als het terugkerende motief wordt gevalideerd, zou het “ een ontdekking van essentieel belang kunnen betekenen in het oplossen van de pathofysiologie van ME”.
Samenwerking
De benadering via de immuunhandtekening was duidelijk baanbrekend. Toen ik Lombardi vroeg of andere ME/cvs-onderzoeksgroepen zoiets hadden geprobeerd, bleek dat het NVCBR niet alleen was; in feite kwamen zij dicht in de buurt van het samenwerken met een Canadese groep die hetzelfde deed. Die groep onder David Patrick was aanwezig op de IACFS/ME-conferentie.
Plus, het laboratorium van het Center for Innovations in Medicine (CIM) waar ze mee samenwerkten om hun monsters te beoordelen, vond het project zo leuk dat ze vroegen of ze er een partner in mochten zijn. Ik weet niet hoe vaak het voorkomt dat onderzoekers zo graag deel willen uitmaken van een ME/cvs-onderzoeksproject dat ze, als ik het goed lees, afzien van een vergoeding, maar het is duidelijk een goed teken. Lombardi legde uit hoe dit gebeurde:
Een paar jaar geleden nam ik contact op met Steven Johnston en Phillip Stafford aan de ASU om mijn monsters te beoordelen in hun centrale faciliteit op basis van een vergoeding voor verleende diensten, maar ze vonden het idee zo goed dat ze vroegen om partner te mogen zijn in onze studie. Kort nadat we onze eerste data hadden gegenereerd, nam een groep van Canadezen contact op met ASU om een vergelijkbaar project te ondernemen. Eerst stemden we erin toe om samen te werken, maar de Canadezen hadden wat problemen, die hun deelname vertraagden, dus uiteindelijk gingen we zonder hen door met onze studie.
Blijkbaar waren ze in de eerste plaats geïnteresseerd in het gebruik van de technologie om behandeling met Rituximab te volgen. Hoewel ze hun resultaten nog moeten publiceren, zijn op basis van wat ik zag bij hun presentatie op de IACFS/ME-conferentie in Florida, hun resultaten en onze resultaten bevestigend.
Vincent Lombardi
Dat laboratorium is trouwens iets anders. Het motto van het Centrum “innovatie vereist dat wij aan de kant zetten wat we denken te weten en fris beginnen” zou recht uit de mond van genetisch pionier en nu ME/cvs-onderzoeker Ron Davis kunnen zijn gekomen. Volgens hun webpagina was het Centrum het eerste dat DNA implanteerde in de mitochondriën om een “gengeweer” te creëren dat in staat is om microprojectielen af te vuren in de cellen van levende dieren om een manier te vinden om cellen resistent te maken tegen pathogenen, en vijf of zes andere technische snufjes. Deze jongens aan boord krijgen, was duidelijk een grote coup voor de NVCBR.
Een consistente bevinding van maar liefst drie verschillende groepen ME/cvs-patiënten versterkte de bevindingen
Grotere studies zijn duidelijk nodig, maar de richting van de trend is op dit moment goed. Lombardi vermeldde dat de Canadese groep, waar de NVCBR bijna mee samenwerkte, vergelijkbare bevindingen lijkt te hebben geproduceerd. Als die bevindingen opduiken in de gepubliceerde Canadese studie, zou dat betekenen dat er drie groepen zijn van door veel afstand van elkaar gescheiden ME/cvs-patiënten (Amerikaans, Canadees, Europees) die allen gelijke bevindingen hebben – een sterk en ongebruikelijk resultaat voor dit veld.
Vooral interessant is de mogelijkheid dat dit ongebruikelijke motief opduikt in drie verschillende patiëntengroepen – iets waarover Lombardi dacht dat het onmogelijk was gezien de veronderstelde heterogeniteit in dit veld. Het chronisch vermoeidheidssyndroom (ME/cvs) zou tenslotte weleens niet zo heterogeen kunnen zijn…. Van Lombardi:
Dus het motief dat standhield, is enigszins verrassend omdat wij altijd naar ME/cvs hebben gekeken als zijnde zo’n heterogene ziekte, maar deze zou minder heterogeen kunnen zijn dan we aanvankelijk dachten, tenminste vanuit een immuniteitsperspectief.
Dit zijn spannende dingen, nog steeds voorlopig natuurlijk, maar desondanks opwindend. Het stemt vooral tot dankbaarheid om een top labo aan boord te zien. Lombardi en het team aan de Arizona State Universiteit schrijven een subsidievoorstel om een meer uitgebreide studie te doen bij veel meer ME/cvs-patiënten en controles met andere ziekten.
Erop gebrand om een diagnostische test voor ME/cvs te ontwikkelen, stelde Lombardi : “het maken van een echt goede robuuste diagnostiek voor ME zou de patiënten echt helpen en de zaken bevorderen. Ik geloof dat dit van cruciaal belang is!”
Daartoe zal de subsidieaanvraag een voorstel bevatten om geblindeerde monsters te ontvangen van een groep van buitenaf om hun analyse te valideren. Als dat lukt, klinkt het of we dicht bij een diagnostische test zouden kunnen zijn, vergelijkbaar met de test die voor Alzheimer werd geproduceerd. Dat zou duidelijk een doorbraak betekenen.
HERV en update m.b.t. darmen
Eerder rapporteerde Health Rising over de resultaten van het NVCBR van het endogeen retrovirus (HERV) bij ME/cvs. Het NVCBR heeft ontdekt dat HERV’s aanwezig waren in dendritische cellen, die geïnfiltreerd zijn in het darmslijmvlies van ME/cvs-patiënten. Ondanks een uitvoerige zoektocht zijn ze niet in staat geweest om deze te vinden bij proefpersonen zonder ME/cvs en bij iemand anders – ze lijken specifiek te zijn voor ME/cvs. Toen kwamen peptiden, die in verband worden gebracht met deze endogene retrovirussen, opduiken in de ME/cvs-patiënten in deze studie.
Het NVCBR ontgint nieuw terrein bij ME/cvs
De bevindingen omtrent HERV stellen niets voor als ze niet intrigerend zijn, maar Lombardi is voorzichtig. Onderzoek bij andere ziekten waar HERV’s komen opduiken, zoals multiple sclerose en kanker, is niet in staat geweest om te bepalen of zij deel uitmaken van de pathologie of een artefact zijn.
Dat onderzoek loont zich op een andere manier. Die dendritische cellen lijken een marker te zijn voor darmproblemen bij ME/cvs. Lombardi gaat de aanwezigheid van deze cellen gebruiken om te proberen te bepalen of de darmfloraproblemen het gevolg zijn van ME/cvs of dat zij deze ziekte helpen veroorzaken. Is er iets aan de ziekte dat de darmflora en de darmslijmbarrières beschadigt of is de darmflora daar zelf verantwoordelijk voor.
Replicatie van HIV in de dunne darm veroorzaakt bijvoorbeeld inflammatie en veranderingen in de darmflora, hetgeen resulteert in systemische inflammatie. Ondanks het feit dat de darmflora van HIV/aidspatiënten anders is, is HIV verantwoordelijk en niet de darmflora.
Zet dat eens af tegen infecties met Clostridium difficile waarbij de bacteriën in de darm zelf de verstoring van de darmslijmbarrière veroorzaken en andere problemen. Bij HIV veroorzaakt een infectie van buiten de darmen de problemen met de darmen; bij infecties met Clostridium difficile veroorzaakt een gedeelte van de darmen de problemen. Lombardi probeert uit te zoeken wat het geval is bij ME/cvs.
Het nieuws lijkt goed te zijn bij het Nevada Center for Biomedical Research. De subsidie van de NIH die zij binnenhaalden, oogstte winst en ze werken nu met een toplabo om een diagnostische immuunhandtekening te ontwikkelen. Plus, ze zijn aan het proberen om fundamentele vragen te beantwoorden over de darmen. De XMRV-bevinding van het NVCBR leverde niets op, maar het vergrootte de zichtbaarheid van de ziekte aanzienlijk en introduceerde nieuwe onderzoekers in het veld. De tijd zal leren hoe dit allemaal afloopt maar deze keer zouden ze op het spoor kunnen zijn van iets duurzamers.
© Health Rising. Vertaling Meintje, redactie NAHdine en Zuiderzon, ME-gids.
Mol Neurobiol. 2016 Dec 15. [Epub ahead of print]
Humoral Immunity Profiling of Subjects with Myalgic Encephalomyelitis Using a Random Peptide Microarray Differentiates Cases from Controls with High Specificity and Sensitivity.
Singh S, Stafford P, Schlauch KA, Tillett RR, Gollery M, Johnston SA, Khaiboullina SF, De Meirleir KL, Rawat S, Mijatovic T, Subramanian K, Palotás A, Lombardi VC.
Abstract
Myalgic encephalomyelitis (ME) is a complex, heterogeneous illness of unknown etiology. The search for biomarkers that can delineate cases from controls is one of the most active areas of ME research; however, little progress has been made in achieving this goal. In contrast to identifying biomarkers that are directly involved in the pathological process, an immunosignature identifies antibodies raised to proteins expressed during, and potentially involved in, the pathological process. Although these proteins might be unknown, it is possible to detect antibodies that react to these proteins using random peptide arrays. In the present study, we probe a custom 125,000 random 12-mer peptide microarray with sera from 21 ME cases and 21 controls from the USA and Europe and used these data to develop a diagnostic signature. We further used these peptide sequences to potentially uncover the naturally occurring candidate antigens to which these antibodies may specifically react with in vivo. Our analysis revealed a subset of 25 peptides that distinguished cases and controls with high specificity and sensitivity. Additionally, Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) searches suggest that these peptides primarily represent human self-antigens and endogenous retroviral sequences and, to a minor extent, viral and bacterial pathogens.
KEYWORDS:
Antibody; Chronic fatigue syndrome; Immunosignature; Myalgic encephalomyelitis; Peptide array
Hoe citeren?
Singh, S., Stafford, P., Schlauch, K.A. et al. (2016) Humoral Immunity Profiling of Subjects with Myalgic Encephalomyelitis Using a Random Peptide Microarray Differentiates Cases from Controls with High Specificity and Sensitivity. Mol Neurobiol. doi:10.1007/s12035-016-0334-0
