Detection of pathological prion protein by RT-QuIC analysis of cerebrospinal fluid and olfactory neuroepithelium of patients with sporadic Creutzfeldt-Jakob disease

ITALIAN SUMMARY PREMESSA: La diagnosi definitiva della forma sporadica di Creutzfeldt-Jakob (sCJD) in pazienti ancora in vita rimane una sfida. La Real time quaking-induced conversion (RT-QuIC) testata nel fluido cerebro- spinale (CSF) ha permesso l’identificazione di pazienti sCJD con una sensibilità del 80-90%. Poichè la CJD è una malattia trasmissibile, non trattabile e fatale, è importante effettuare una diagnosi corretta. Uno studio precedente ha individuato la presenza della proteina prionica patologica (PrP) nell’ epitelio olfattivo di pazienti sCJD. Questo studio ci ha spinto ha verificare se l’impiego dell’RT-QuIC utilizzando campioni di brushings nasale può migliorarne la diagnosi pre-mortem nei casi di sCJD. METODI: Abbiamo testato i brushings di neuroepitelio olfattivo da pazienti con diagnosi di sospetta sCJD e non-CJD utilizzando l’RT-QuIC. L’RT-QuIC è una tecnica di amplificazione in vitro che utilizza una proteina prionica ricombinante (rPrPc) come substrato per la PrP patologica. Il substrato viene convertito in fibrille amiloidee che possono essere monitorate in tempo reale utilizzando il marcatore fluorescente thioflavina T (ThT). RISULTATI: Abbiamo osservato una forte positività all’RT-QuIC in 7 campioni su 7 di brushings nasale di pazienti con probabile sCJD, e non negli 11 controlli negativi. Questo risultato ha determinato una sensibilità e una specificità del 100%. In confronto abbiamo osservato che 6 campioni su 7 di CSF appartenenti allo stesso gruppo di pazienti sCJD erano positivi all’RT-QuIC, determinando quindi una sensibilità dell’86%. Inoltre la quantificazione con RT-QuIC dei campioni di brushing nasali ha mostrato che contengono un’ attività di seeding di ~105-107. CONCLUSIONI: L’ utilizzo dei campioni di brushings nasale insieme al test RT-QuIC potrebbero facilitare e rafforzare la diagnosi pre-mortem di sCJD. Inoltre, gli alti livelli di attività di seeding della proteina prionica trovati in questi campioni suggeriscono un alto grado di trasmissibilità del prione attraverso la mucosa olfattiva.

ABSTRACT BACKGROUND: Definitive diagnosis of sporadic Creutzfeldt-Jakob disease (sCJD) in living patients remains a challenge. Real time quaking-induced conversion (RT-QuIC) testing of cerebrospinal fluid (CSF) has allowed identification of sCJD patients with 80-90% sensitivity. However, because CJD is transmissible, untreatable and fatal, it is important to eliminate missed diagnoses. Previous work identified abnormal prion protein (PrP) in olfactory neuroepithelium of sCJD patients, prompting us to investigate whether RT-QuIC analysis of easily accessible nasal brushings might improve sCJD diagnosis. METHODS: We tested olfactory neuroepithelium brushings from sCJD and non-CJD patients using RT-QuIC, which is an ultrasensitive, multi-well plate-based fluorescence assay involving prion-seeded polymerization of recombinant PrP into amyloid fibrils. RESULTS: We observed strong positive RT-QuIC reactions seeded with nasal brushings from 7 of 7 probable sCJD patients, but none of 11 negative controls, providing 100% sensitivity and 100% specificity. By comparison, 6 out of 7 CSF samples from the same group of sCJD patients was RT-QuIC-positive, giving 86% sensitivity. Quantitative RT-QuIC showed that olfactory brushings contained ~105-107 prion seeds. CONCLUSIONS: Nasal brushing-based RT-QuIC may markedly facilitate and strengthen diagnosis of sCJD. Moreover, the high levels of prion seeding activity found in these samples raises concerns about transmissible sCJD prion shedding from olfactory mucosa.