基于Simoa的創(chuàng)傷性腦損傷(Traumatic Brain Injury )最新研究盤點(diǎn)

 

基于Simoa的創(chuàng)傷性腦損傷(Traumatic Brain Injury ,TBI)研究的最新報(bào)道

 

NO.1

壹

出處：Clin J Sport Med 2021;31:250–256

目的：研究血液生物標(biāo)志物：血清神經(jīng)絲蛋白輕鏈（Nf-L）和血漿Tau的變化，以及血液生物標(biāo)志物與癥狀報(bào)告的關(guān)系。

目標(biāo)：血液生物標(biāo)志物和癥狀報(bào)告之間的關(guān)系，以及與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的腦震蕩的運(yùn)動(dòng)員。

設(shè)計(jì)：前瞻性隊(duì)列研究。

設(shè)置：基于社區(qū)的私人腦震蕩診所。

參與者：13至18歲的運(yùn)動(dòng)員，在受傷后7天內(nèi)到腦震蕩診所診斷為運(yùn)動(dòng)相關(guān)的腦震蕩，13至23歲的無(wú)受傷史的運(yùn)動(dòng)員。

評(píng)估和主要結(jié)果措施：受傷的運(yùn)動(dòng)員在初次臨床評(píng)估時(shí)提供血樣，并在受傷后至少6個(gè)月再次提供血樣。沒(méi)有受傷的運(yùn)動(dòng)員則提供一份血樣。所有參與者在每次訪問(wèn)時(shí)都填寫了癥狀報(bào)告。對(duì)生物標(biāo)志物的濃度和癥狀報(bào)告進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)比較。

結(jié)果：與非腦震蕩運(yùn)動(dòng)員相比，腦震蕩運(yùn)動(dòng)員的Tau的平均濃度明顯較低。相反，腦震蕩運(yùn)動(dòng)員的Nf-L的平均濃度高于非腦震蕩運(yùn)動(dòng)員，盡管差異不顯著。與受傷后6個(gè)月相比，受傷后的血漿Tau明顯降低，而受傷后的血清Nf-L則明顯升高。觀察到Tau和報(bào)告的癥狀數(shù)量之間有一個(gè)微弱但顯著的反向關(guān)系，但Nf-L和報(bào)告的癥狀數(shù)量之間沒(méi)有關(guān)系。

結(jié)論：這些數(shù)據(jù)表明，在運(yùn)動(dòng)相關(guān)腦震蕩后的幾天里，血液中的生物標(biāo)志物Tau和Nf-L顯示出截然不同的變化模式，但可能與自我報(bào)告的癥狀分?jǐn)?shù)無(wú)關(guān)。

臨床意義：識(shí)別腦震蕩后表現(xiàn)出可靠變化模式的血液生物標(biāo)志物可能被證明是臨床醫(yī)生管理運(yùn)動(dòng)相關(guān)腦震蕩時(shí)的一個(gè)有用工具。然而，需要進(jìn)一步研究以確定這些生物標(biāo)志物是否可應(yīng)用于臨床環(huán)境。

 

/// 研究方法

Biomarker Quantification

Plasma Tau (Simoa Tau 2.0 Kit) and serum Nf-L (Simoa Beta Kit) concentrations were measured using digital array technology on a Single Molecule Array (Simoa) HD-1 Analyzer, software version 1.5 (Quanterix; Lexington, Massachusetts). The same lot of kits was used for each assay. All samples were above the lower limit of quantification (tau: 0.061 pg/mL; Nf-L: 0.171 pg/mL). The lower limit of detection was 0.007 and 0.055 pg/mL for tau and Nf-L, respectively. Duplicates were run with a median dose co- efficient of variation of 3% for tau and 6% for Nf-L.

圖1：創(chuàng)傷性腦外傷運(yùn)動(dòng)員（7天內(nèi)）和對(duì)照組相比，血清Nf-L和Tau的濃度變化 圖2:LOC（loss of consciousness），正�；謴�(fù)，延長(zhǎng)恢復(fù)和對(duì)照組運(yùn)動(dòng)員，血清Nf-L和Tau的濃度變化

 

NO.2

貳

出處：Scientific Reports: (2021) 11:3896 | https://doi.org/10.1038/s41598-021-82875-0

創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)與一部分受傷的病人的長(zhǎng)期癥狀有關(guān)，但這種風(fēng)險(xiǎn)并不普遍，導(dǎo)致我們和其他人質(zhì)疑恢復(fù)軌跡中個(gè)體差異的性質(zhì)。細(xì)胞外囊泡（EVs）是一個(gè)很有前途的新途徑，可以確定基于血液的TBI生物標(biāo)志物。在這里，我們的目的是確定受傷后1年在EVs中測(cè)量的膠質(zhì)纖維酸性蛋白（GFAP）和神經(jīng)絲蛋白輕鏈（NfL）是否能區(qū)分患者和對(duì)照組，以及這些生物標(biāo)志物是否與TBI嚴(yán)重程度或恢復(fù)結(jié)果有關(guān)。

在72名TBI患者和20名對(duì)照組中使用超靈敏的檢測(cè)方法測(cè)量EV GFAP和EV NfL。與對(duì)照組相比，中度和重度TBI的EV GFAP濃度升高（p's < 0.001），并能將對(duì)照組與中度（AUC = 0.86）或重度TBI（AUC = 0.88）區(qū)分。EV GFAP和EV NfL水平的增加與較低的1年格拉斯哥結(jié)果量表-擴(kuò)展（GOS-E）評(píng)分有關(guān)(P's < 0.05)。

這些發(fā)現(xiàn)表明，與對(duì)照組相比，TBI患者甚至在受傷1年后提取的血源性EV GFAP和NfL濃度更高，并與受傷的嚴(yán)重程度和不良的恢復(fù)結(jié)果有關(guān)，表明TBI改變了這些生物標(biāo)志物的活性，可能有助于恢復(fù)中的個(gè)體差異。

圖1. TBI患者與對(duì)照組相比以及不同TBI嚴(yán)重程度的生物標(biāo)志物差異。

(a) 與對(duì)照組相比，EV GFAP在moderate TBI和sTBI中升高，sTBI與mild TBI相比也升高（n = 89)。(b)EV NfL在不同的TBI嚴(yán)重程度組之間或TBI嚴(yán)重程度組與對(duì)照組之間沒(méi)有明顯的改變(n = 71)。 誤差條代表SD，中間的條表示平均值。*P＜0.05，***P＜0.001，經(jīng)多重比較調(diào)整。GFAP膠質(zhì)纖維酸性蛋白，NfL神經(jīng)絲輕鏈，EV細(xì)胞外囊泡。

 

NO.3

叁

出處：BRAIN COMMUNICATIONS 2021；doi:10.1093/braincomms/fcab151，

輕度創(chuàng)傷性腦損傷目前還沒(méi)有一個(gè)明確的分子診斷來(lái)確認(rèn)損傷或指導(dǎo)其治療。目前，創(chuàng)傷性腦損傷的生物標(biāo)志物主要依賴于檢測(cè)血液中與退化的神經(jīng)元有關(guān)的蛋白，而這在輕度創(chuàng)傷性腦損傷中并不常見(jiàn)，或者與在多種組織中產(chǎn)生的廣泛的炎癥級(jí)聯(lián)有關(guān)，因此并不具有大腦特異性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們進(jìn)行了一項(xiàng)觀察性隊(duì)列研究，旨在測(cè)量?jī)蓚�(gè)區(qū)間--血漿和腦源性胞外囊泡--的蛋白質(zhì)濃度差異，并提出以下假設(shè)：

(i) 每個(gè)區(qū)間提供獨(dú)立的診斷信息；

(ii)通過(guò)算法結(jié)合這些區(qū)間，準(zhǔn)確地對(duì)臨床輕度腦外傷進(jìn)行分類。

我們使用來(lái)自輕度（格拉斯哥昏迷量表評(píng)分13-15）腦外傷患者（n =47）和健康及骨科對(duì)照受試者（n=46）的血漿樣本來(lái)評(píng)估這一假設(shè)，以評(píng)估腦源性胞外囊泡和血漿中的生物標(biāo)志物。我們使用我們的跟蹤蝕刻磁納米孔技術(shù)，根據(jù)GluR2的表達(dá)，結(jié)合超靈敏的數(shù)字酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)技術(shù)，從血漿中分離出腦源性胞外囊泡，單分子陣列。我們量化了細(xì)胞外囊包裝和血漿中與兩類腦外傷病理相關(guān)的生物標(biāo)志物的水平：神經(jīng)變性和神經(jīng)元/膠質(zhì)損傷（泛素C端水解酶L1、膠質(zhì)酸性纖維蛋白、神經(jīng)絲輕鏈和Tau）和炎癥（白介素-6、白介素-10和腫瘤壞死因子α）。我們發(fā)現(xiàn)，GluR2þ細(xì)胞外囊泡與血漿中的生物標(biāo)志物有明顯的分布。作為概念驗(yàn)證，我們表明，使用由血漿和GluR2þ細(xì)胞外囊泡組成的生物標(biāo)志物小組，可以準(zhǔn)確地將受傷患者與非受傷患者分類。

圖1 項(xiàng)目工作流程

(A) 樣本來(lái)自于通過(guò)各種機(jī)制承受TBI的受試者以及骨科傷員和健康對(duì)照的組合。使用我們的納米流體平臺(tái)TENPO，根據(jù)GluR2的表達(dá)，從每個(gè)受試者的500毫升等分血漿中分離出腦源性EVs。來(lái)自GluR2þ EVs的裂解液和第二個(gè)500毫升的血漿等份被進(jìn)行數(shù)字ELISA評(píng)估。

(B) 生物標(biāo)志物的選擇是基于在神經(jīng)元（UCHL1, NFL, Tau）或星形細(xì)胞（GFAP）病理學(xué)中的已知或新出現(xiàn)的作用，或基于它們?cè)谘装Y功能譜中的作用（TNFa, IL6, IL10）。

(C）分析有兩個(gè)目的：比較生物標(biāo)志物在血漿和GluR2þ EVs中的分布，以及區(qū)分TBI和對(duì)照組。使用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法將復(fù)用的數(shù)據(jù)組合成生物標(biāo)志物面板，與單獨(dú)的生物標(biāo)志物ROC曲線和每個(gè)區(qū)室的生物標(biāo)志物的性能進(jìn)行比較。

圖3 輕度TBI與血漿和GluR21 EVs中的腦源性蛋白和細(xì)胞因子的升高有關(guān)。平均對(duì)數(shù)生物標(biāo)志物值的散點(diǎn)圖和標(biāo)準(zhǔn)偏差作為誤差條。使用對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，用學(xué)生的t檢驗(yàn)計(jì)算P值。AUCs是使用原始值生成的。

 

NO.4

肆

出處：EBioMedicine. 2022 Jan;75:103777. doi: 10.1016/j.ebiom.2021.103777. Epub 2021 Dec 24.

背景：我們旨在了解血清生物標(biāo)志物濃度和病變類型以及所有嚴(yán)重創(chuàng)傷后的計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）上發(fā)現(xiàn)的體積之間的關(guān)系。

方法：對(duì)CENTER-TBI前瞻性隊(duì)列研究（NCT02210221）中的2869名各種程度的TBI患者在受傷后<24小時(shí)獲得的樣本中測(cè)量六種血清生物標(biāo)志物（GFAP、NFL、NSE、S100B、t-tau和UCH-L1）的濃度。影像表型被定義為溝內(nèi)出血（IPH）、水腫、硬膜下血腫（SDH）、硬膜外血腫（EDH）、創(chuàng)傷性蛛網(wǎng)膜下腔出血（tSAH）、彌漫性軸索損傷（DAI）和腦室內(nèi)出血（IVH）。進(jìn)行多變量多項(xiàng)式回歸，檢查生物標(biāo)志物水平與不同病變類型和病變體積之間的關(guān)系。層次聚類法用于探索成像表型；主成分分析和急性生物標(biāo)志物濃度的K-手段聚類法用于探索生物標(biāo)志物聚類的模式。

 

/// 研究結(jié)果

納入2869名患者，68%（n=1946）為男性，中位年齡為49歲（范圍2-96）。所有嚴(yán)重程度的TBI（輕度、中度和重度）都被納入分析，大多數(shù)（n=1946，68%）有輕度損傷（GCS 13-15）。除NFL外，嚴(yán)重彌漫性損傷（Marshall III/IV）患者的所有測(cè)量的生物標(biāo)志物水平明顯高于局灶性腫塊病變（Marshall V/VI級(jí)）的患者。DAI+IVH或SDH+IPH+tSAH的患者的生物標(biāo)志物濃度明顯高于EDH的患者。較高的生物標(biāo)志物濃度與IPH（GFAP、S100B、t-tau；adj r2范圍：0¢48-0¢49；p<0¢05）、水腫（GFAP、NFL、NSE、t-tau、UCH-L1；adj r2范圍：0¢44-0¢44；p<0¢01）、IVH（S100B；adj r2范圍：0。48-0.49; p<0.05），無(wú)監(jiān)督的k-means生物標(biāo)志物聚類顯示有兩個(gè)聚類可以解釋83%的變異，其表型特征與臨床損傷嚴(yán)重程度有關(guān)。

圖1:血清GFAP（a）、NFL（b）、NSE（c）、S100B（d）、total-tau（e）和UCH-L1（f）濃度的對(duì)數(shù)由Marshall CT評(píng)分決定。Vio-lin圖和boxplots提供了每個(gè)Marshall CT評(píng)分分組I（n=1154）、II（n=1120）、II-IV（n=120）和V-VI（n=475）生物標(biāo)志物濃度的中位數(shù)、范圍和25-75的百分位。

通過(guò)Dunn Kruskal-Wallis檢驗(yàn)和Benjamini-Hochberg校正來(lái)確定P值，用于不同CT結(jié)果的分組比較。顯著性水平顯示為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的組間比較，* = p< 0¢05, ** = p< 0¢01, *** = p< 0¢001。紅色虛線表示馬歇爾評(píng)分I組的中位數(shù)。

圖2. 不同病理組的Z-score特征。

生物標(biāo)志物的濃度以Z分?jǐn)?shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤差表示，參考組是TBI后CT掃描正常的患者。面板a顯示混合病變（n=1313）和孤立病理組（顱骨骨折（n=86），EDH（n=47），急性SDH（n=89），SAH（n=184），IPH（n=41），DAI（n=31））與生物標(biāo)志物表達(dá)的關(guān)系，CT正常的患者（n=1069）為參考組。b組顯示混合病變患者每張CT圖像上報(bào)告的不同的顱內(nèi)病變類型的數(shù)量與生物標(biāo)志物表達(dá)的關(guān)系。