BUSCADOR RECOLECTA

El tutor de la tesis es Ignacio Encío Martínez, En esta tesis doctoral, se investiga el papel de la metilación del DNA como un potencial biomarcador diagnóstico de la EA, dada la novedad que los mecanismos epigenéticos han supuesto en la búsqueda de biomarcadores en la última década.
Para su desarrollo, se plantea una aproximación de gen candidato. Tras una extensa revisión bibliográfica, se seleccionaron 21 genes candidatos, cuyos niveles de metilación del DNA se midieron mediante la técnica de pirosecuencación por bisulfito en un grupo de 80 pacientes con EA y 100 controles. El análisis estadístico identificó 11 posiciones (CpGs) de metilación diferencial entre pacientes y controles. Con estos resultados se construyó un modelo de regresión logística multivariable que incluyó las posiciones diferencialmente metiladas (Differentially Methylated Positions, DMPs) identificadas en los genes NXN, TREML2, ABCA7 y HOXA3, cuya capacidad de discriminación de pacientes con EA fue del 87%. La construcción de un modelo de regresión logística donde se combinaron las marcas de metilación del DNA y pTau181 plasmático, con una capacidad de discriminación del 93%, mejoró la capacidad diagnóstica de pTau181 plasmático (85%), considerada la herramienta diagnóstica plasmática más promotedora hasta la fecha.
El sexo y el genotipo APOE son, junto con la edad, los principales factores de riesgo (FR) de la EA, por lo que se estudió su asociación con las marcas de metilación del DNA identificadas en este estudio. Se encontraron marcas de metilación del DNA diferenciales entre pacientes con EA y controles en función del sexo y del genotipo APOE. Curiosamente, los niveles de metilación de la CpG localizada en el gen HOXA3 Chr7:27153577 mostraron diferencias estadísticamente significativas entre pacientes con EA y controles en la cohorte global y en todos los grupos tras la estratificación por sexo y genotipo APOE. Además, también mostraron correlación con la variable que refleja el estado cognitivo, el MMSE, y con los niveles de pTau181 plasmático, postulándose como una herramienta prometedora en la mejora de la precisión diagnóstica de la EA como parte de un panel de biomarcadores en sangre periférica.
A su vez, las DMPs localizadas en los genes IRS2, HAND2 y RHBDF2 correlacionaron con los niveles de los biomarcadores core de líquido cefalorraquídeo (LCR) en los pacientes con EA de nuestra cohorte iBEAS, sin ser validados en una cohorte externa cedida por el Hospital Sant Pau (Barcelona).
Como conclusión, este trabajo muestra la existencia de marcas de metilación del DNA en la sangre como potenciales herramientas en la mejora de la capacidad diagnóstica en la EA, ntegrados en paneles de biomarcadores periféricos. Además, estos resultados apoyan la posible implicación de la metilación del DNA en la patología de la EA., La realización de este trabajo ha sido posible gracias a las Becas:
1. Subvención de la Acción Estratégica de Salud, en el marco del Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica, financiado por el Instituto de Investigación Carlos III (ISCIII) en la convocatoria del Fondo de Investigaciones Sanitarias-FIS, periodo 2018-2021 (FIS PI17/02218).
2. Ayudas para la contratación de doctorandos PFIS: Contratos predoctorales de formación en investigación en salud; financiado por el Instituto de Investigación Carlos III (ISCIII) en el periodo 2019-2022 (FI18/00150)., Programa de Doctorado en Ciencias de la Salud (RD 99/2011), Osasun Zientzietako Doktoretza Programa (ED 99/2011)

Background and Objectives:
There is an urgent need to identify novel noninvasive biomarkers for Alzheimer disease (AD) diagnosis. Recent advances in blood-based measurements of phosphorylated tau (pTau) species are promising but still insufficient to address clinical needs. Epigenetics has been shown to be helpful to better understand AD pathogenesis. Epigenetic biomarkers have been successfully implemented in other medical disciplines, such as oncology. The objective of this study was to explore the diagnostic accuracy of a blood-based DNA methylation marker panel as a noninvasive tool to identify patients with late-onset Alzheimer compared with age-matched controls.
Methods:
A case-control study was performed. Blood DNA methylation levels at 46 cytosine-guanine sites (21 genes selected after a comprehensive literature search) were measured by bisulfite pyrosequencing in patients with “probable AD dementia” following National Institute on Aging and the Alzheimer's Association guidelines (2011) and age-matched and sex-matched controls recruited at Neurology Department-University Hospital of Navarre, Spain, selected by convenience sampling. Plasma pTau181 levels were determined by Simoa technology. Multivariable logistic regression analysis was performed to explore the optimal model to discriminate patients with AD from controls. Furthermore, we performed a stratified analysis by sex.
Results:
The final study cohort consisted of 80 patients with AD (age: median [interquartile range] 79 [11] years; 58.8% female) and 100 cognitively healthy controls (age 77 [10] years; 58% female). A panel including DNA methylation levels at NXN, ABCA7, and HOXA3 genes and plasma pTau181 significantly improved (area under the receiver operating characteristic curve 0.93, 95% CI 0.89–0.97) the diagnostic performance of a single pTau181-based model, adjusted for age, sex, and APOE ɛ4 genotype. The sensitivity and specificity of this panel were 83.30% and 90.00%, respectively. After sex-stratified analysis, HOXA3 DNA methylation levels showed consistent association with AD.
Discussion:
These results highlight the potential translational value of blood-based DNA methylation biomarkers for noninvasive diagnosis of AD.
Registration Information:
Research Ethics Committee of the University Hospital of Navarre (PI17/02218)., Spanish Government through grants from the Institute of Health Carlos III (FIS PI17/02218), jointly funded by the European Regional Development Fund (ERDF), European Union, A way of shaping Europe; the Department of Industry of Government of Navarra (PI058 iBEAS-Plus and PI055 iBEAS-Plus); Institute of Health Carlos III (FIS PI20/01330 and AC19/00103 to AL) and CIBERNED (Program 1, Alzheimer Disease). The project leading to these results has received funding from la Caixa Foundation (ID 100010434) co-funded by Fundación Luzón (HR20-01109_BIOP-AD) under the project code LCF/PR/PR15/51100006.

The discovery of new biomarkers would be very valuable to improve the detection of early Alzheimer's disease (AD). DNA methylation marks may serve as epigenetic biomarkers of early AD. Here we identified epigenetic marks that are present in the human hippocampus from the earliest stages of AD. A previous methylome dataset of the human AD hippocampus was used to select a set of eight differentially methylated positions (DMPs) since early AD stages. Next, bisulphite pyrosequencing was performed in an expanded homogeneous cohort of 18 pure controls and 35 hippocampal samples with neuropathological changes of pure AD. Correlation between DNA methylation levels in DMPs and phospho-tau protein burden assessed by immunohistochemistry in the hippocampus was also determined. We found four DMPs showing higher levels of DNA methylation at early AD stages compared to controls, involving ELOVL2, GIT1/TP53I13 and the histone gene locus at chromosome 6. DNA methylation levels assessed by bisulphite pyrosequencing correlated with phospho-tau protein burden for ELOVL2 and HIST1H3E/HIST1H3 F genes. In this discovery study, a set of four epigenetic marks of early AD stages have been identified in the human hippocampus. It would be worth studying in-depth the specific pathways related to these epigenetic marks. These early alterations in DNA methylation in the AD hippocampus could be regarded as candidate biomarkers to be explored in future translational studies., This work was supported by the European Regional Development Fund; Instituto de Salud Carlos III [FIS PI13/02730 and PI17/02218]; 'la Caixa' Foundation (ES); PRECIPITA platform (Spanish foundation for science and technology-FECYT); Fundación Caja-Navarra; The Basque Foundation for Health Innovation and Research [BIO12/ALZ/007]; Trans-Pyrenean Biomedical Research Network (REFBIOI and REFBIOII); Spanish Government [PFIS fellowship FI18/00150]; Government of Navarra [Doctorados industriales 2018-2020]; 'la Caixa' Foundation and Fundación Caja-Navarra [Programa de intensificación].