Używamy plików cookie

Czym jest ALS i rola biomarkerów?

Stwardnienie zanikowe boczne (ALS) to choroba neurodegeneracyjna, która stanowi poważne wyzwanie diagnostyczne ze względu na zmienność obrazu klinicznego. Precyzyjna i szybka diagnostyka ma kluczowe znaczenie dla optymalizacji leczenia i monitorowania postępu choroby. W ostatnich latach neurofilament lekki (NfL) we krwi wyłonił się jako obiecujący biomarker zarówno w diagnostyce, jak i prognozowaniu przebiegu ALS.

NfL jest białkiem strukturalnym występującym głównie w mielinowanych aksonach. Jego poziomy wzrastają w różnych stanach klinicznych, takich jak choroby neurodegeneracyjne oraz schorzenia o podłożu zapalnym, naczyniowym czy pourazowym. Podwyższone stężenie NfL jest więc biomarkerem uszkodzenia neuronów w różnych stanach neurologicznych, w tym w ALS. Badania wykazały, że skuteczność diagnostyczna NfL w surowicy dla ALS przewyższa inne biomarkery degeneracji aksonalnej, takie jak S100B i progranulin, a także biomarkery neuroinflammacji.

Nowe badania poszerzają wiedzę o ALS?

Badacze z ośrodka ALS w Montpellier przeprowadzili kompleksową analizę porównawczą czterech różnych technologii oznaczania NfL oraz dwóch dodatkowych biomarkerów: kwaśnego białka włókienkowego gleju (GFAP) oraz ufosforylowanego białka tau 181 (pTau181). Celem badania było określenie ich przydatności klinicznej oraz ustalenie optymalnych wartości odcięcia (cut-off) do zastosowania w praktyce.

GFAP to białko typu III filamentów pośrednich, występujące niemal wyłącznie w astrocytach, które wzbudza zainteresowanie jako marker monitorowania astrogliozy. Jego uwalnianie do płynów biologicznych podczas zdarzeń astrogliozy czyni go obiecującym kandydatem do nieinwazyjnej diagnostyki i śledzenia chorób neurodegeneracyjnych, potencjalnie także ALS. Z kolei pTau181 jest biomarkerem związanym z amyloidozą i procesem neurodegeneracyjnym choroby Alzheimera, którego stężenie we krwi ma znaczenie diagnostyczne i prognostyczne. Wcześniejsze badania sugerowały, że pTau181 może różnicować ALS od populacji kontrolnej i od populacji z chorobą Alzheimera, a także wskazywać na upośledzenie dolnego neuronu ruchowego.

Jak przebiegało badanie?

W badaniu uczestniczyło 139 pacjentów z ALS oraz 70 pacjentów z innymi schorzeniami (grupa kontrolna). Średnia wieku wynosiła 66,1 ± 11,4 lat, a kobiety stanowiły 47,4% badanej populacji. Średni czas obserwacji wynosił 42 ± 26,3 miesiące dla pacjentów z ALS i 141,6 ± 106,3 miesiące dla pacjentów bez ALS, przy czym śmiertelność wynosiła odpowiednio 85,5% vs 7,7%. Te znaczące różnice w przeżywalności podkreślają agresywny charakter ALS w porównaniu z innymi schorzeniami neurologicznymi. Wśród pacjentów z ALS, początek opuszkowy odnotowano w 32,4% przypadków, w kończynach górnych w 30,9%, a w kończynach dolnych w 36,8%. Średni wynik w skali ALSFRS-R wynosił 40,5 ± 4,9, a średnia wartość FVC (natężonej pojemności życiowej) wynosiła 87,6 L ± 25,1.

Główne diagnozy w grupie bez ALS obejmowały chorobę dolnego neuronu ruchowego (15,7%), pierwotne stwardnienie boczne (11,4%) i neuropatie (10%). Analiza mocy statystycznej, uwzględniająca wielkość efektu (d Cohena) przy użyciu średnich i odchyleń standardowych NfL Lumipulse w różnych grupach, wykazała, że badanie ma moc 1.0 (100%), co wskazuje na wysoką zdolność do wykrywania prawdziwych różnic między grupami.

Próbki krwi pobrano od wszystkich uczestników i poddano analizie przy użyciu czterech różnych technologii oznaczania NfL: Simoa (ultrasensytywna), Ella (mikropłynikowa), Lumipulse i Elecsys (obie jako standardy kliniczne). Dodatkowo, za pomocą platformy Elecsys, zmierzono poziomy GFAP i pTau181.

Warto zauważyć, że każda z tych technologii immunologicznych pozwala na ilościowe oznaczenie biomarkerów na poziomie fizjologicznym, jednak ich podejścia analityczne różnią się. Simoa opiera się na macierzy pojedynczych cząsteczek lub cyfrowym teście immunologicznym, Ella wykorzystuje testy na kartridżach mikrofluidycznych, Lumipulse stosuje chemiluminescencyjny test immunoenzymatyczny, a Elecsys wykorzystuje elektrochemiluminescencyjny test immunologiczny.

Czy wyniki badań zmieniają podejście do diagnozy?

Wyniki badania wykazały wysoką korelację między wszystkimi metodami testowania NfL (R² od 0,939 do 0,963), co świadczy o spójności pomiarów niezależnie od zastosowanej technologii. Jednakże wartości bezwzględne różniły się między technikami - szczególnie Elecsys dawał wyniki 6-8 razy niższe niż pozostałe metody. Czy ta różnica w wartościach bezwzględnych może wpływać na interpretację wyników w praktyce klinicznej? Z pewnością tak, dlatego autorzy badania proponują specyficzne wartości odcięcia dla każdej z metod.

Analiza krzywej ROC wykazała doskonałą skuteczność diagnostyczną NfL w ALS, z polem pod krzywą (AUC) wynoszącym od 0,889 do 0,912, w zależności od zastosowanej metody. Przy optymalnych wartościach odcięcia, czułość i swoistość testu przekraczały 80%. W przeciwieństwie do NfL, biomarkery pTau181 i GFAP wykazały słabą skuteczność diagnostyczną, z AUC wynoszącym odpowiednio 0,565 i 0,546.

Kalibracja AUC, oceniana za pomocą wskaźnika Briera i testu Z Spiegelhaltera, potwierdziła, że obserwowane wyniki dobrze odzwierciedlają przewidywania. Statystyczne porównanie DeLong wykazało, że AUC dla NfL Simoa (0,889) było istotnie niższe niż dla Ella (0,906), Elecsys (0,910) czy Lumipulse (0,912), których wartości AUC nie różniły się statystycznie między sobą. Wszystkie testy NfL miały znacząco wyższe AUC niż testy pTau181 i GFAP.

Co istotne, stężenie NfL było około trzykrotnie wyższe u pacjentów z ALS w porównaniu z pacjentami bez ALS, co podkreśla wartość tego biomarkera w różnicowaniu ALS od innych schorzeń neurologicznych. Wartości odcięcia diagnostycznego dla poszczególnych metod wynosiły: 37 pg/ml dla Simoa, 57 pg/ml dla Ella, 42 pg/ml dla Lumipulse i 6 pg/ml dla Elecsys.

Analiza przeżycia Kaplana-Meiera wykazała, że NfL jest również silnym markerem prognostycznym w ALS. Współczynniki ryzyka (HR) dla wszystkich czterech metod były podobne, wahając się od 4,4 do 5,4. Pacjenci z poziomami NfL poniżej wartości prognostycznych mieli 40-50% szans na przeżycie 50 tygodni, podczas gdy u pacjentów z poziomami powyżej tych wartości szanse na przeżycie spadały praktycznie do zera. Czy te wyniki mogą zmienić sposób monitorowania pacjentów z ALS? Z pewnością tak - regularne oznaczanie NfL może dostarczyć cennych informacji prognostycznych i pomóc w planowaniu opieki.

Jakie nowe wnioski płyną z badań?

Analiza przeżycia wykazała, że pacjenci z początkiem opuszkowym mieli gorsze rokowanie w porównaniu z pacjentami z początkiem w kończynach górnych (HR 1,53) lub dolnych (HR 1,65). Co ciekawe, tylko poziomy pTau181 różniły się istotnie w zależności od miejsca początku choroby, z wyższymi wartościami w grupie z początkiem opuszkowym. Czy pTau181 może być więc markerem specyficznym dla pewnych podtypów ALS? To pytanie wymaga dalszych badań.

Autorzy badania podkreślają, że dwie z testowanych metod - Lumipulse i Elecsys - są w pełni certyfikowanymi, zautomatyzowanymi analizatorami klasy klinicznej, które są już rutynowo stosowane w wielu laboratoriach. W przeciwieństwie do Simoa i Ella, które były dotychczas najczęściej używane w badaniach klinicznych, Lumipulse i Elecsys nadają się do rutynowego użytku ze względu na certyfikację ISO15189 IVD, możliwość dostępu losowego, integrację z przepływami pracy laboratorium klinicznego i systemami IT.

Oprócz NfL, badacze analizowali również inne biomarkery proponowane dla diagnostyki i prognozy ALS, takie jak ufosforylowany łańcuch ciężki neurofilamentu (pNfH), mikroRNA-206, dysmutaza ponadtlenkowa 1 i chitotriozydaza-1. Każdy z tych markerów prawdopodobnie dostarcza informacji o procesach patofizjologicznych leżących u podstaw ALS. Jednak autorzy zdecydowali się skupić głównie na NfL ze względu na jego lepsze wyniki w badaniach związanych z ALS, szczególnie w porównaniu z pNfH, oraz niedawną dostępność zautomatyzowanych technik klasy klinicznej do jego pomiaru.

Badanie ma pewne ograniczenia, w tym monocentryczny charakter (wszyscy pacjenci pochodzili z południowej Francji) oraz potrzebę zewnętrznej walidacji proponowanych wartości odcięcia. Niemniej jednak, fakt, że wyniki i wartości odcięcia określone dla NfL Simoa są podobne do tych uzyskanych w większych badaniach, wzmacnia wiarygodność wniosków. Dłuższy okres obserwacji mógłby również wzmocnić znaczenie badania, ponieważ mógłby ujawnić dalsze konwersje do ALS. Interesujące mogłyby być również podłużne dane NfL u pacjentów z ALS, którzy są poniżej wartości odcięcia, ponieważ mogą one ujawnić wzrost wartości NfL w czasie.

Podsumowanie

Badanie przeprowadzone w ośrodku ALS w Montpellier wykazało, że neurofilament lekki (NfL) jest wysoce skutecznym biomarkerem w diagnostyce i prognozowaniu stwardnienia zanikowego bocznego (ALS). Porównano cztery różne technologie oznaczania NfL (Simoa, Ella, Lumipulse i Elecsys) oraz dwa dodatkowe biomarkery (GFAP i pTau181). Wszystkie metody pomiaru NfL wykazały wysoką korelację i doskonałą skuteczność diagnostyczną (AUC 0,889-0,912), znacznie przewyższając GFAP i pTau181. Poziomy NfL były około trzykrotnie wyższe u pacjentów z ALS niż w grupie kontrolnej. Analiza przeżycia wykazała, że wyższe stężenia NfL wiążą się z gorszym rokowaniem (HR 4,4-5,4). Szczególnie istotne jest, że platformy Lumipulse i Elecsys, będące certyfikowanymi analizatorami klasy klinicznej, nadają się do rutynowego użytku, co umożliwia szersze wdrożenie oznaczania NfL w praktyce klinicznej. Badanie dostarcza wartości odcięcia dla NfL, które mogą służyć jako podstawa do implementacji testów w codziennej diagnostyce i monitorowaniu ALS.

Bibliografia

1. 1. Mondesert E, Delaby C, De La Cruz E, Kuhle J, Benkert P, Pradeilles N, i in. Comparative Performances of 4 Serum NfL Assays, pTau181, and GFAP in Patients With Amyotrophic Lateral Sclerosis. Neurology. 25 marzec 2025;104(6):e213400.