Choroba afektywna dwubiegunowa (BD) jest ciężkim zaburzeniem neuropsychiatrycznym, charakteryzującym się patologicznymi zmianami nastroju, popędu i funkcji poznawczych1. W badaniach na zwierzętach wykazano, że lit stosowany w leczeniu ChAD zmienia poziomy mRNA dużej liczby genów w stanie stacjonarnym2, ale nie wiadomo, czy którakolwiek z tych cząsteczek jest związana z odpowiedzią kliniczną u ludzi2. Zrozumienie mechanizmu odpowiedzi litu wymagałoby zbadania zmian molekularnych wywołanych litem w tkankach neuronalnych. Niestety, nie jest praktyczne uzyskanie biopsji mózgu pacjentów z ChAD przed i po terapii litem w celu zidentyfikowania molekularnych sygnatur odpowiedzi litu. Pośmiertne tkanki mózgowe zostały wykorzystane do badania biomarkerów w ChAD, jednak nie można ich wykorzystać do oceny markerów molekularnych związanych z dynamicznymi zmianami w emocjach, poznaniu i popędzie; a trafność retrospektywnie stwierdzonej odpowiedzi na leczenie litem może być problematyczna4. Limfocyty i inne komórki krwi mogą być przydatne, ale zmiany molekularne w komórkach krwi mogą nie odzwierciedlać zmian neuronalnych3-5. Płyn mózgowo-rdzeniowy może być niewystarczający do uzyskania informacji na temat cząsteczek wewnątrzkomórkowych, które mogą odzwierciedlać zmiany wewnętrzne związane z chorobą i odwracalne przez leki.
Nabłonek węchowy (OE) jest unikalną częścią ośrodkowego układu nerwowego (OUN), embriologicznie związaną ze strukturami limbicznymi6; i jest łatwo dostępny dzięki biopsjom nosa. Składa się z komórek podporowych podobnych do gleju (tj. Sustentaccular), podstawowych komórek proliferacyjnych i neuronów receptorów węchowych na różnych etapach rozwoju7-9. W związku z tym OE daje unikalną możliwość przystępnego badania dynamicznych zmian w OUN u pacjentów z chorobami neuropsychiatrycznymi7. Badania wykazują przydatność OE jako tkanki zastępczej do badania zdarzeń związanych z chorobą, które odzwierciedlają te zachodzące w neuronach mózgowych8,9. Na przykład w badaniach wykorzystano OE do zbadania profili molekularnych związanych z chorobami psychicznymi10-14. Układ węchowy służy również do identyfikacji klinicznych endofenoytpe, takich jak deficyty węchu, które są związane z negatywnymi objawami schizofrenii15. Ponadto procesy neurorozwojowe zachodzą w OE przez całe życie, co stanowi użyteczną drogę do modelowania patofizjologii leżącej u podstaw stanów psychicznych8,9.
Jednakże, wadą korzystania z tej tkanki jest znaczne zanieczyszczenie biopsji węchowych komórkami nieneuronalnymi16. Na przykład całkowite RNA użyte do badań ekspresji genów w poprzednich badaniach OE zawierało RNA wyekstrahowane z całej tkanki poddanej biopsji nosa, w tym RNA z komórek nieneuronalnych17. W związku z tym dotychczasowe podejścia były ograniczone jakością komórek. Aby przezwyciężyć ten problem, opracowano nowatorskie podejście do uzyskiwania wzbogaconych populacji komórek nerwowych poprzez połączenie biopsji nosa z mikrodysekcją laserową (LCM)18.
LCM to technika, która pozwala na selektywną izolację komórek za pomocą cięcia laserem UV w połączeniu z laserem podczerwonym19-21. Połączenie LCM z podejściem OE minimalizuje znaczne zanieczyszczenie OE przez komórki nieneuronalne, zwiększając w ten sposób wzbogacenie komórek neuronalnych18. Co więcej, warstwę neuronalną można odróżnić od warstwy podśluzówkowej pod mikroskopem, eliminując w ten sposób potrzebę barwienia. Typy komórek neuronalnych można dodatkowo odróżnić od innych populacji komórek za pomocą przeciwciał pierwotnych, które są wyrażane przez typ komórki będący przedmiotem zainteresowania7. W związku z tym procedura ta ustanawia łatwiejszą metodę wzbogacania prawie czysto neuronalnej populacji komórek, która może być wykorzystana do badań ekspresji genów, immunohistochemii i innych badań morfologicznych.
To badanie ma na celu stworzenie eksperymentalnej platformy do badania zmian molekularnych w neuronach węchowych związanych ze stanami chorobowymi i odpowiedzią na leczenie. Aby rozwiązać ten problem, niewielka grupa pacjentów niepalących, którzy spełniali kryteria diagnostyczne DSM-IV dla ChAD na podstawie Wywiadu Diagnostycznego do Badań Genetycznych (DIG)22, została zrekrutowana do poddania się dwóm biopsjom nosa: jednej biopsji przed leczeniem litem i drugiej biopsji, po 6 tygodniach codziennej doustnej terapii litem. Ponadto kwalifikujący się pacjenci z ChAD muszą: mieć objawy depresji, na podstawie punktacji ≥10 na 60 w skali oceny Montgomery'ego-Asberga (MADRS) podawanej przez klinicystę23; objawowe dla hipomanii lub manii, na podstawie wyniku ≥10 z 56 w skali oceny Young-Mania (YMRS) podawanej przez klinicystę24; lub ≥10 zarówno w przypadku MADRS, jak i YMRS. Współczynnik zgodności Rater-Inter-Rater między klinicystami dla obu skal wynosi >0,96. Po biopsjach neurony zostały wzbogacone z OE przez LCM. Po zastosowaniu dodatkowych środków kontroli jakości, w celu zapewnienia ekstrakcji wysokiej jakości RNA z tkanki i wzbogacenia neuronów, przeprowadzono Real Time RT PCR w celu zbadania poziomów ekspresji genów będących przedmiotem zainteresowania przed i po leczeniu. Kolejne sekcje zawierają opis walidacji tego podejścia, podkreślając optymalizację protokołu i strategie, które zostały zastosowane do rozwiązywania problemów z protokołem.