Stress-Activated MicroRNAs
in ME / CFS Pathogenesis

 

The purpose of this project is to develop a clinical intervention enabling the study of people with ME/CFS, and to evaluate changes in miRNAs in response to this clinical intervention.

  • Alain Moreau, PhD
  • This strategy led us to identify 32 circulating microRNAs in a case-control cohort.
  • Several of the miRNAs identified in our discovery cohort are associated with inflammation, regulation of immunity, and/or a physiological response to exercise (endurance regulators).
  • Implementation of bioinformatics tools like a Machine Learning algorithm (Random Forest Algorithm) led to a validation of a first diagnostic panel of 8 microRNAs (miR-28-5p, miR-29a-5p, miR-127-3p, miR-140-5p, miR-374b-5p, miR-486-5p, miR-3620-3p and miR-6819-3p) using a dataset of individuals with ME/CFS and matched healthy controls.
  • This panel has a predictive accuracy of 90% with a sensitivity of 100% and a specificity of 75% when the expression of each microRNA is compared after the stress test versus their respective values at baseline (without stimulation). Conversely, when only the baseline values are used (without the stress test), the predictive accuracy is lowered to 60% with a sensitivity of 71% and a specificity of 33% (non-specific). These preliminary results clearly indicated the superiority of our stress test approach to reveal the molecular signature underlying ME/CFS.
  • This approach led also to an unbiased method to separate the persons with ME/CFS, called clustering, along three distinct clusters showing specific correlations between each cluster and symptom severity. Indeed, persons with ME/CFS classified in cluster 1 exhibit less general fatigue than those classified into cluster 2 and 3, while individuals in cluster 3 suffer more severe sleep disturbances and PEM.
  • Interestingly, high expression of specific circulating microRNAs could help in predicting the response to specific treatments like Ampligen, Rituximab, and many others.
  • To find out more about the outcomes of this study, read the publication:
  • The next phase of our investigation into microRNAs continued with the MAESTRO project.

Study Hypothesis and Description

Studying microRNAs might help to bridge the conceptual gap between genetic predisposition and environmental factors causing ME/CFS or exacerbating specific symptoms. Equally important, the design of a portable clinical intervention will allow for the investigation of severely ill persons with ME/CFS, especially the ones that are housebound.

We designed a clinical intervention, safely producing post-exertional malaise (PEM), a hallmark symptom of ME/CFS. We hypothesized that a standardized stress test inducing PEM will reveal a more specific disease signature associated with ME/CFS symptoms. In that context, we investigated the role of circulating microRNAs, which are small non-coding RNA molecules that can be detected in the blood as well as in other biological fluids.

 

Objectives

  • Evaluate the miRNA profile of patients before and after a stress test.
  • Correlate the resulting miRNA profile to specific symptoms.

MicroRNAs activés par le stress
Dans l’EM / SFC pathogenèse

NOTRE HYPOTHÈSE

Nous avons conçu une intervention clinique, produisant en toute sécurité un Malaise après effort (MAE), un symptôme caractéristique de l’EM/SFC. Nous avons émis l’hypothèse selon laquelle un essai de stress, y incluant le de contrainte qui déclenche le MAE, révélera une signature de la maladie plus spécifique associée aux symptômes de l’EM/SFC. Dans ce contexte, nous avons étudié le rôle des microRNAs circulants, qui sont de petites molécules d’ARN non codées et qui peuvent être détectées dans le sang ainsi que dans d’autres liquides biologiques.

POURQUOI CETTE ÉTUDE EST IMPORTANTE POUR l’EM/SFC

L’étude des microRNAs pourrait aider à combler l’écart conceptuel entre la prédisposition génétique et les facteurs environnementaux qui me causent l’EM/SFC ou qui exacerbent des symptômes spécifiques. Tout aussi important, la conception d’une intervention clinique portable permet d’enquêter sur les personnes gravement malades de l’EM/SFC, en particulier celles qui sont au foyer.

NOS PRINCIPAUX RÉSULTATS FINDINGS

  • Cette stratégie nous a menés à identifier 32 microRNAs circulants dans une cohorte témoin.

    Plusieurs des microRNAs identifiés dans notre cohorte de découvertes sont associés à l’inflammation, à la régulation de l’immunité et/ou à une réponse physiologique à l’exercice (régulateurs de l’endurance).

    La mise en œuvre d’outils bio-informatiques tels que l’Algorithme d’apprentissage automatique (Algorithme de forêt aléatoire) a permis de valider un premier panneau de diagnostic de 8 microRNAs (miR-28-5p, miR-29a-5p, miR-127-3p, miR-140-5p, miR-374b-5p, miR-486-5p, miR-3620-3p et miR-6819-3p). Il utilise un ensemble de données d’individus atteints de l’EM/SFC et de contrôles sains assortis.

    Ce comité a une précision prédictive de 90 % avec une sensibilité de 100 % et une spécificité de 75 % lorsque l’expression de chaque microARN est comparée après le l’essai de stress par rapport à leurs valeurs respectives au point de référence (sans stimulation). Inversement, lorsque seules les valeurs de référence sont utilisées (sans l’essai de stress), la précision prédictive est réduite à 60 % avec une sensibilité de 71 % et une spécificité de 33 % (non spécifique). Ces résultats préliminaires ont clairement indiqué la supériorité de notre approche d’essai de stress pour révéler la signature moléculaire sous-jacente de l’EM/SFC.

    Cette approche a également mené à une méthode impartiale pour séparer les personnes avec l’EM/SFC, appelée « regroupement », ainsi que trois amas distincts montrant des corrélations spécifiques entre chaque groupe et la gravité des symptômes. En effet, les personnes souffrantes de l’EM/SFC classées dans le groupe 1 présentent moins de fatigue générale que celles classées dans les groupes 2 et 3. Cependant, les personnes du groupe 3 souffrent de troubles du sommeil plus graves et de MAE.

    Fait intéressant, l’expression élevée de microRNAs circulants spécifiques pourrait aider à prédire la réponse à un traitement spécifique comme Amprigen, Rituximab et bien d’autres.

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