Investigation of the expression profile of miRNAs regulating ADHD candidate genes.

Abstract

Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is the most common child-hood onset neuropsychological disorder, characterized by symptoms such as inattention and hyperactivity/impulsivity in varying severity across situations and over periods of time. It is thought that the symptoms derive from aberrant regulations of neurotransmitters, specifically, the catecholamines; Serotonin, norepinephrine and dopamine. Individuals effected by the disorder show difficulties in academical and social situation, as well as a higher likelihood of harmful outcomes such as substance abuse criminality, unemployment or other financial challenges. Poor understanding of ADHD`s ethology causes clinical assessment to be the best diagnostic tool, following the guidelines from International Classification of Diseases 11th revision (ICD-11) and Statistical Manual of Mental Disorders 4th edition (DSM-IV). ADHD`s prevalence is estimated to be 5-6% in youth, with one third of the youth carrying the disorder to adulthood. Twin studies have shown ADHD to be highly heritable, however it did not explain some of the heritability, this could prove epigenetic factors involvement. miRNA is one epigenetic factor that has been shown potential for detecting ADHD. Firstly, it is well established that there is abundancy of miRNA in the central nervous system, and that they effect many aspects of neural development. Secondly, There are studies showing neuropsychological disorder ethology associated with aberrant miRNA function such as fragile X syndrome schizophrenia autism spectrum disorder (ASD) and Alzheimer disease(1);(2);(3);(4);(5);(6). Additionally, unlike mRNA, miRNA have been shown to be stable and freely circulating in biofluids, as well as in archived biofluids. These reports have been of importance for development of biomarkers derived from multiple fields such as cancer and tumour prognosis, lifestyle diseases and neurodegenerative diseases. In this study, we evaluated the feasibility of using circulating miRNAs from blood plasma as biomarkers of ADHD. We investigated 1248 archived plasma samples gathered by MoBa, from umbilical cords of children, and blood from mothers and fathers. They consisted of 624 child-cord maternal and paternal plasma samples, where the child had in later life been clinically validated for ADHD according to the NPR diagnostics using ICD-10. The ADHD case group would be compared with 624 cord maternal and paternal derived plasma samples, where the children were randomly selected non-ADHD participants that matched cases in age and gender. Firstly, the plasma quality was assessed by screening multiple quality control parameters. Secondly, the analysis of miRNA expression of 16 miRNA, that has been reported to be targeting potential ADHD candidate genes. A Predictive model for identifying ADHD-cases was made using logistic regression on miRNA expression of the 16 relevant miRNAs. There was a clear difference in discoloration between the cord samples then what was observed in maternal and paternal plasma sample. The spectrometric assessment showed child samples to be of low quality. Particle counts found paternal samples to contain more counts of both microparticle and platelets then child and mother had. There is clear evidence that the plasma quality used in this study is not optimal. There were no significantly different expressed miRNAs. However, two miRNAs were observed to be interesting, miR-125a-3p and miR-17-5p stood out from the remaining miRNAs both in comparing miRNA expression between ADHD-cases and control, and as a contributor for the predictive model.

Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) er den vanligste nevropsykologiske forstyrrelsen ved barndom, preget av symptomer som uoppmerksomhet og hyperaktivitet/impulsivitet i varierende alvorlighetsgrad på tvers av situasjoner og over perioder. Det antas at symptomene stammer fra avvikende regulering av nevrotransmittere, spesielt katekolaminene; Serotonin, noradrenalin og dopamin. Personer som påvirkes av uorden viser vanskeligheter i akademiske og sosiale situasjonen, samt større sannsynlighet for skadelige utfall som rusmisbruk og arbeidsledighet eller andre økonomiske utfordringer. Dårlig forståelse av ADHDs etologi fører til at klinisk vurdering er det beste diagnostiske verktøyet, hovedsakelig i henhold til retningslinjene fra International Classification of Diseases 11.revisjon (ICD-11) og Statistical Manual of Mental Disorders 4th edition (DSM IV). ADHDs prevalens anslås til å være 5-6% hos ungdom, hvor en tredjedel av ungdommene bærer sykdommen til voksen alder. Tvillingstudier har vist at ADHD er svært arvelig, men noe av arveligheten ble ikke forklart, dette kan være bevise for involvering av epigenetiske faktorer. miRNA er en epigenetisk faktor som har potensiale til å oppdage ADHD. Det er veletablert at det er overflod av miRNA i sentralnervesystemet, og at de påvirker mange aspekter av nevral utvikling. I tillegg er det studier som viser nevropsykologis lidelse etologi assosiert med avvikende miRNA-funksjon som fragil X-syndrom, schizofreni, autismespektrumforstyrrelse (ASD) og Alzheimers sykdom (1 38); (2 39); (3 40); (4 41); (5 42); (6 43). I tillegg har miRNA, i motsetning til mRNA, vist seg å være stabil og sirkulere fritt i biovæsker, så vel som i arkiverte biovæsker. Disse observasjonene har vært viktige for utviklingen av biomarkører avledet fra flere felt som kreft og tumorprognose, livsstilsykdommer og nevrodegenerative sykdommer. I denne studien evaluerte vi muligheten for å bruke sirkulerende miRNA fra blodplasma som biomarkører for ADHD. Vi undersøkte 1248 arkiverte plasmaprøver samlet av MoBa fra navlestrenger til barn, og blodprøver fra mødre og fedre. De besto av 624 barn mødre og fedre, hvor barna ble klinisk validert for ADHD i henhold til NPR-diagnostikken ved bruk av ICD-10. ADHD-sak-gruppen ville bli sammenlignet med 624 barn mødre og fedre, hvor barna ble tilfeldig valgt ikke-ADHD-deltakere som samsvarte med tilfeller i alder og kjønn. Første ble plasmakvaliteten vurdert ved å screene flere parametere for kvalitetskontroll. Deretter ble miRNA-ekspresjonen av 16 miRNA, som er rapportert å være komplimenter med mulige ADHD-kandidatgener. En prediktiv modell for å identifisere ADHD-tilfeller ble laget ved hjelp av logistisk regresjon på miRNA-ekspresjon av de 16 relevante miRNAene. Det var en klar forskjell i misfarging mellom barnas prøver enn det som ble observert i mor og fars plasmaprøve. Den spektrometriske vurderingen viste at barnas prøver var av lav kvalitet. Partikkelantall fant at fars prøver inneholdt flere tellinger av både mikropartikler og blodplater enn barn og mor hadde. Det er klare bevis for at plasmakvaliteten som brukes i denne studien ikke er gunstig. Det var ingen signifikant forskjellige uttrykte miRNAer, men to miRAN ble observert miR-125a-3p og miR-17-5p, de skilte seg ut fra de gjenværende miRNAene.