DiViNAS-II-studie (Disease Variability in NOTCH3 Associated Small vessel disease - a two year follow-up study): Een studie om het klinisch beeld, progressie, biomarkers en ziektemodificerende factoren te onderzoeken van CADASIL en CADASIL-achtige erfelijke ziekten van de kleine hersenvaten.

CADASIL is een erfelijke cerebrale small vessel disease (SVD) die wordt
veroorzaakt door karakteristieke cysteïne veranderende mutaties in het NOTCH3
gen, en leidt tot herseninfarcten en vasculaire dementie op gemiddeld
middelbare leeftijd, maar met een grote spreiding (25-80 jaar). In de afgelopen
vier jaar heeft de CADASIL onderzoeksgroep van het LUMC aangetoond dat NOTCH3
varianten gelokaliseerd in epidermal growth-factor like repeat (EGFr) domains
1-6 van het NOTCH3 eiwit geassocieerd zijn met een ernstiger SVD fenotype dan
NOTCH3 varianten die gelokaliseerd zijn in EGFr domeinen 7-34. Om verder de
invloed van NOTCH3 mutatiepositie op ziekte-ernst te bestuderen, is de
DiViNAS-I baseline studie uitgevoerd in het LUMC tussen mei 2019 en december
2020 (CME P18.164). Ongeveer 200 individuen met een NOTCH3 mutatie hebben
meegedaan aan DiViNAS, van wie ongeveer de helft een mutatie heeft in EGFr
domeinen 1-6 en de helft in één van de EGFr domeinen 7-34. Participanten zijn
volledige gekarakteriseerd (inclusief medische voorgeschiedenis, beeldvorming
van de hersenen, neuropsychologische test batterijen en vaatafwijkingen van de
huid dmv immunostaining en elektronenmicroscopie). Interim analyse van
DiViNAS-I data valideert onze hypothese dat de NOTCH3 mutatiepositie is
geassocieerd met ziekte-ernst. Bovendien vinden we een nieuwe associatie tussen
NOTCH3 mutatiepositie en CADASIL vaatwandafwijkingen, welke meer inzicht kunnen
geven in de moleculaire mechanismen die het NOTCH3 mutatie positie effect
verklaren.
Om het effect van NOTCH3 mutatiepositie op ziekteprogressie te kunnen
bestuderen, willen we nu een 2-jarige follow-up studie van het DiViNAS-cohort
starten, om zo gepersonaliseerde voorspelling van het ziekteverloop te
verbeteren, om potentiele uitleesmaten voor ziekteprogressie in kaart te
brengen en om nieuwe (genetische) ziekte-modificerende factoren te
identificeren. DiViNAS-I en DiVINAS-II zijn de eerste prospectieve studies
wereldwijd die de impact van NOTCH3 mutatiepositie op ziekte-ernst en
ziekteprogressie onderzoeken in een cohort van CADASIL patiënten.
De hoofddoelen van DiViNAS-II zijn i) om verschillen te bestuderen in
2-jaarsziekteprogressie tussen milde en ernstige genotypes, ii) om andere
belangrijke ziekte modificerende factoren (genetisch en omgevingsfactoren) te
identificeren, iii) om (vroege) biomarkers te identificeren. Secundaire doelen
zijn het vergelijken van CADASIL met CADASIL-achtige aandoeningen van de kleine
bloedvaten in de hersenen (SVD), zoals CADASIL type 2 en CARASAL. Daarnaast is
een ander doel om onderliggende genetische oorzaken te identificeren in
families met erfelijke SVD met onbekende genetische etiologie.

Doel van het onderzoek
Het hoofddoel van DiViNAS-II is om de impact van het genotype op
2-jaarsziekteprogressie vast te stellen, om andere ziekte-modificerende
factoren te onderzoeken en om biomarkers te identificeren die gebruikt kunnen
worden voor het monitoren van ziekteprogressie.

Primaire doelstellingen
1. Om verschillen in 2-jaarsziekteprogressie vast te stellen tussen patiënten
met NOTCH3 EGFr 1-6 mutaties versus EGFr 7-34 mutaties.
2. Om biomarkers te identificeren die geschikte surrogaten zijn voor het
monitoren van ziekteprogressie (bijv. neuroimaging markers, NOTCH3-score en
ultrastructurele analyse van huidvaten, biomarker levels in
lichaamsvloeistoffen, retinale abnormaliteiten etc.)
3. Om additionele ziekte-modificerende factoren te identificeren, door gebruik
te maken van een nieuw en verbeterde aanpak door deelnemers te stratificeren
aan de hand van hun genotype.

Secundaire doelstellingen
1. Om een baseline cohort van patiënten en families met CADASIL-achtige
erfelijke SVDs te creëeren, zoals Cathepsin-A-Related arteriopathy with strokes
and leukoencephalopathy (CARASAL), Cerebral autosomal recessive arteriopathy
with subcortical infarcts and leukoencephalopathy (CARASIL), CADASIL type 2 en
families met erfelijke SVD zonder duidelijke genetische oorzaak.
2. Om hiSPCs te genereren voor het in-vitro modelleren van zeldzame erfelijke
aandoeningen van kleine hersenvaten, voornamelijk om de moleculaire mechanismen
te onderzoeken die aan de verschillen en overeenkomsten van deze aandoeningen
ten grondslag liggen (in samenwerking met Prof. Dr. W.M.C. van Roon-Mom from
the Department of Human Genetics and Dr. Valeria Orlova from the Department of
Anatomy and Embryology). Deze hiPSCs zullen worden opgeslagen in de LUMC
Biobank.

Dit is een non-interventionele 2-jaar follow-up studie van de DiViNAS-baseline
studie van circa 200 individuen met een cysteïne veranderende NOTCH3 mutatie
(CADASIL), geworven uit participanten van het DiViNAS-cohort in het LUMC (CME
P18.164), die hebben aangegeven dat ze geïnformeerd willen worden over
follow-up studies van DiViNAS. Een additionele kleine groep van individuen (n =
maximaal 50) met andere CADASIL-achtige erfelijke aandoeningen van de cerebrale
kleine bloedvaten zullen worden gevraagd om ook te participeren in DiViNAS-II.
De DiViNAS-II studie zal worden uitgevoerd in het Leids Universitair Medisch
Centrum (LUMC) op de afdeling Klinische Genetica, in samenwerking met de
afdeling Radiologie (MRI), Neurochirurgie (Lumbaalpunctie), Dermatologie en
Pathologie (Huidbiopten), Oogheelkunde (OCT) en Neurologie en Psychiatrie
(Neuropsychologische test batterij en psychiatrische vragenlijsten). Het doel
is om het onderzoek in mei 2021 te starten en de inclusie van participanten 1.5
jaar later in november 2022 af te ronden. Het DiViNAS-II studie protocol zal
grotendeels identiek zijn aan DiViNAS-I om compatibiliteit van data te
verzekeren (neuroimaging protocol, neuropsychologische test batterij, medische
geschiedenis, huidbiopten en bloedafname). Aanvullend zal, om de mogelijkheid
tot het ontdekken van biomarkers te vergroten, een subgroep van individuen met
CADASIL worden gevraagd om toestemming te geven voor een lumbaalpunctie en alle
individuen zal toestemming worden gevraagd voor retinale beeldvorming. CSF en
retinale metingen zullen daarom nieuwe baseline metingen worden in DiViNAS-II
en zullen cross-sectioneel bestudeerd worden en fungeren als nieuwe baseline
metingen voor toekomstige follow-up studies.
Van tevoren gedefinieerde ziekte-uitkomst maten (bijv. klinische, neuroimaging,
biomarkers in lichaamsvloeistoffen, (semi-) kwantificatie van pathologie in de
bloedvaten van de huid) zullen gebruikt worden om 2-jaars ziekteprogressie te
bestuderen.
Biomarkers die zijn geïdentificeerd als veelbelovend in DiViNAS, in andere
klinische CADASIL studies in het LUMC of in de medische literatuur zullen
worden geselecteerd voor verder onderzoek in DiViNAS-II en correlatie met
ziekte-ernst zal worden bestudeerd. Voorbeelden van veelbelovende biomarkers
zijn NfL in serum of CSF en neuroimaging markers zoals DTI. Naast beoordeling
van vooraf geselecteerde biomarkers, zal ook getracht worden nieuwe biomarkers
te ontdekken, bijvoorbeeld in serum en CSF door middel van biomarker discovery
technology platforms zoals O-Link. We zullen ook nieuwe baseline metingen
uitvoeren van biomarkers in CSF en de retina (optical coherence tomography
(OCT) en optical coherence tomography-angiography (OCT-A)), alsmede nieuwe
deelnemers te includeren met zeldzame CADASIL-achtige erfelijke aandoeningen
van de hersenvaten.
hIPSCs zullen worden gegenereerd van een maximum van 10 deelnemers met een
zeldzame erfelijke aandoening van de kleine hersenvaten die in deze studie zijn
gezien.

De belasting en potentiele risico's van deze studie zijn matig. Alle
onderzoeken zullen in het LUMC plaatsvinden gedurende één dag van maximaal 7
uur, inclusief pauzes. Voor de onderzoeksdag zullen deelnemers gevraagd worden
een vragenlijst in te vullen. Gedurende de dag zullen de deelnemers twee 4mm
stansbiopten van de huid ondergaan, bloedafname krijgen (maximaal 70ml),
neuropsychologische testen, optical coherence tomography (OCT) van de retina,
een MRI-scan en in een subgroep ook een lumbaalpunctie.

Risico's van MRI
De risico's van MRI zijn minimaal, waarvan het bewegen van paramagnetische
objecten in het lichaam en claustrofobie het belangrijkst zijn. Voorafgaand aan
de procedure zullen de patiënten door een arts worden gescreend voor de
identificatie van mogelijke MRI contra-indicaties. De MRI-procedure zal in
groot detail worden beschreven om mogelijke stress te verminderen die door de
participant wordt ervaren. Deelnemers kunnen de scanprocedure op elk moment
stop zetten.

Risico's van huidbiopten
In zeldzame gevallen kunnen huidbiopten leiden tot infectie of bloedingen. Dit
risico wordt geminimaliseerd door eerst te desinfecteren en achteraf te
observeren voor excessief bloedverlies.

Belasting van neuropsychologische testen
Een potentieel risico van neuropsychologische testen is dat deelnemers
tijdelijke psychologische stress en vermoeidheid tijdens en na het onderzoek
kunnen vervaren.

OCT/OCT-A risico's
De onderzoeken zullen uitgevoerd worden zonder pupildilatatie. Er zijn geen
gezondheidsrisico's geassocieerd met OCT en OCT-A zonder pupildilatatie.

Risico's van lumbaalpunctie
Een subgroep van deelnemers zullen ook een lumbaalpunctie ondergaan. Een
lumbaalpunctie is een relatief veilige procedure, maar complicaties kunnen zich
voordoen waarvan de meest voorkomende zijn: post-LP hoofdpijn, rugpijn en
tijdelijke neurologische symptomen zoals radiculaire pijn en een doof gevoel.
Zeldzame complicaties zijn een infectie, bloeding of cerebrale herniatie in
patiënten met verhoogde intracraniele druk en weefselverplaatsing. Om de
risico's van lumbaalpuncties te verminderen, zullen de patiënten van te voren
een vragenlijst samen met de arts-onderzoeker telefonisch invullen om
contra-indicaties uit te vragen; ook zal de medische voorgeschiedenis en
medicatielijst aanvullend gescreend worden door de arts-onderzoeker, en op de
onderzoeksdag zelf zal er nog bloed afgenomen worden om een verhoogde
bloedingsneiging uit te sluiten. De procedure zelf zal worden uitgevoerd door
een ervaren Neurochirurg of een ouderejaars AIOS Neurochirurgie.