Bepaalde gen combinaties als voorspeller van Post-treatment Lyme disease (PTLD)

Onderzoekers hebben vijfendertig genen geïdentificeerd die vooral bij mensen met langdurige lymeziekte tot hoge expressie komen. Misschien kunnen deze genen als biomarker worden gebruikt om de diagnose te stellen bij patiënten met deze aandoening, die moeilijk te herkennen en te behandelen is. De onderstaande tekst is een bewerking van het artikel dat de onderzoekers hebben gepubliceerd, gecombineerd met het commentaar van de Amerikaanse patiëntenvereniging van Lyme (Lymedisease.org).

Het oorspronkelijke artikel is:

Gene set predictor for post-treatment Lyme disease, Clarke et al., 2022, Cell Reports Medicine 3, 100816, November 15, 2022.

https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2022.100816

De reactie van de Amerikaanse patiëntenvereniging vind je hier:

https://www.lymedisease.org/35-genes-biomarkers-lyme/

Hoofdpunten uit het artikel:

RNA- sequencing (in kaart brengen van het RNA in de cel) van mononucleaire bloedcellen (MNC) speelt een belangrijke rol bij ontstekingen) bij 152 patiënten met PTLD.

• De groep werd vergeleken met een groep acute lymepatiënten en met een gezonde controlegroep.
• De computer werd ingezet om te kijken welke genen eruit sprongen (machine learning).
• 35 genen sprongen eruit als mogelijk te gebruiken om een bio-marker set te maken.

LD (Lyme disease) en PTLD (Post treatment Lyme disease) blijven de gezondheidszorg bezig houden. De bestaande diagnostische testen hebben een grote foutmarge, zeker ook als het om de diagnose PTLD gaat. De mogelijke gevolgen na behandeling worden nog slecht begrepen. In deze studie werd het genetisch profiel in mononucleaire cellen in het bloed van mensen met PTLD nader geanalyseerd. Er werden 152 individuen met persisterende symptomen van PTLD geselecteerd. De mononucleaire bloedcellen van deze mensen werden nader onderzocht met de techniek RNA sequencing. Tegelijkertijd werden dezelfde data verzameld bij 72 mensen met acute lyme (AL) en bij 44 gezonde controlepersonen. Er werd gekeken naar verschillen in genetische reactie op de ontsteking (genetische expressie). Het bleek dat er bij de meeste mensen met PTLD een andere reactie/patroon zichtbaar was vergeleken met de mensen met AL. Analyse van deze gegevens laat verder zien dat er een subset van genen opvalt in de hele groep, maar niet bij elk individu. Daarom kan je nog niet stellen dat deze subset kan worden gezien als bio-marker voor een specifieke infectie. Door de genen ook te vergelijken met de gezonde groep is echter wel de groep genen die van belang zijn bij infectie steeds beter te identificeren.

Onderstaande tabel geeft het grafisch weer:

Bij onderzoek van de MNC’s (mononucleaire bloedcellen) zie je in de verschillende groepen patronen van RNA-activiteit (zie figuur). Naast de overlap lijkt er een biomarkerset te bestaan die vooral te koppelen is aan PTLD, omdat deze niet in de andere groepen voorkomt.

De PTLD genetische “handtekening” bleek onderscheidend vergeleken met die van mensen met acute lyme en die van gezonde controles. Van belang is dat het RNA-sequencingprofiel bij PTLD en bij acute LD van elkaar te onderscheiden zijn, wat het mogelijk maakt om verder onderzoek te doen naar de vraag of hier ook markers uit te ontwikkelen zijn. In beide groepen is er een duidelijke genetisch geactiveerde immuunrespons, maar in de PTLD-groep is ook een deel van de respons verminderd, of veranderd. Maar wel op een manier die onderscheidend is van de controlegroep. Een mogelijke verklaring voor de bevindingen kan zijn dat de groepen onderscheidend zijn door de manier waarop ze zijn samengesteld; dan zijn het geen harde verschillen, maar artefacten door de onderzoeksopstelling. De auteurs achten dit niet waarschijnlijk. De genexpressie wijst op bacteriële infectie (zoals ook bekend bij andere infecties). Ook is er overlap met genexpressie bij neuro-psychiatrische symptomen en bij lyme-encefalopathie. Genexpressie uitgewerkt naar de drie onderzoeksgroepen (acute lyme, PTLD en controles) laat een onderscheidend profiel zien voor de AL- en PTLD-groep. Dit suggereert dat het op termijn haalbaar kan zijn om een set mRNA-biomarkers te identificeren. Analyse van de verschillen in genexpressie werd gedaan om de overlap en de verschillen tussen AL, PTLD en andere infecties nader uit te werken. De genen specifiek voor LD werden zo geïdentificeerd. Genetisch classificeren is nog niet mogelijk, maar wanneer twee mRNA-biomarkers worden gecombineerd, is het wel mogelijk om mensen met acute lyme en met chronische lyme te onderscheiden.

De resultaten suggereren dat het mogelijk moet zijn om op termijn mRNA-biomarkers te gebruiken in combinatie met goede klinische diagnostiek, om zo tot een goede diagnose LD te kunnen komen. De aanpak heeft voordelen: bloed is immers gemakkelijk te verkrijgen en te onderzoeken. En bovendien ben je dan niet afhankelijk van de detectie van specifieke antilichamen tegen Borrelia burgdorferi en/of bacterieel DNA (dergelijke tests zijn immers niet zo sensitief). Maar er is nog veel onderzoek nodig, waarbij ook andere chronische ziektes als post acute COVID-19 en het chronisch vermoeidheidssyndroom moeten worden betrokken.

De bevinding dat de mononucleaire cellen van mensen met PTLD een specifieke genexpressie laten zien, geeft aan dat er onderliggend wellicht een specifiek biologisch proces speelt. Het begrijpen van dit onderliggende proces is van groot belang voor het ontwikkelen van nieuwe behandelmethodes. Studies van acute lyme laten zien dat er een genexpressie is die leidt tot een sterke immuunrespons. In de huidige studie, met de focus op PTLD, lieten we zien dat er zowel stimulatie als ook onderdrukking van genexpressie is, die overlapt met de reactie op virale en bacteriële infectie. De genexpressie tussen PTLD en acute LD laat zo verschillen zien. De analyse van genexpressie laat ook zien dat er ‘niet aan de immunologische afweer gekoppelde’ genen reageren. Deze expressie is geassocieerd met cellen die niet in het beenmerg voorkomen, maar o.a. in huidcellen en in longepitheel. De genen staan ook aan in individuen met PTLD, wanneer we deze als groep vergelijken met gezonde controles.

De vijfendertig biomarkergenen die in de studie werden gevonden, zijn niet duidelijk gelinkt aan een immunologische reactie van de cel. Maar verrijkingsanalyse laat wel zien dat deze genen een rol spelen bij de stofwisseling van de cel (o.a. glycine-, serine- en threoninestofwisseling). Deze bevinding is consistent met een eerder werk waarbij werd vastgesteld dat juist deze stoffen ook een rol spelen in PTLD. Daarnaast is er een recente studie waarin eenendertig genen werden gevonden die een rol spelen bij de diagnose acute LD, waarbij ook slechts een klein deel immuungerelateerde genen zijn. Auteurs zien dit als extra aanwijzing van de complexiteit van de biologische processen die een rol spelen bij PTLD. Verder begrip van zowel de immunologische als de niet immuungerelateerde trajecten die een rol spelen bij de verschillende stadia van lyme, zal helpen om nieuwe therapeutische strategieën te ontwikkelen.

De studie leidde tot een genexpressieprofiel bij PTLD. Dit is echter pas een eerste stap; de diagnose PTLD dient nog steeds met andere middelen bevestigd te worden. Het genexpressieprofiel kan de diagnose PTLD echter bevestigen/ondersteunen in patiënten bij wie eerder een diagnose ziekte van Lyme is gesteld die als zodanig adequaat is behandeld en waarbij dan toch symptomen blijven bestaan. Toekomstmuziek is dat een negatieve test (met verminderde genexpressie) wellicht zal helpen om bij mensen die geen PTLD maar wel op PTLD gelijkende klachten hebben, tot de juiste diagnose en behandeling te komen.

In reactie op het artikel bespreekt de Amerikaanse Lymepatiënten vereniging de resultaten met een van de auteurs, Avi Ma’ayan.