Background Huntington's disease (HD) is an autosomal dominant, fully penetrant, neurodegenerative disease that most commonly affects adults in mid-life. Our aim was to identify sensitive and reliable biomarkers in premanifest carriers of mutated HTT and in individuals with early HD that could provide essential methodology for the assessment of therapeutic interventions. Methods This multicentre study uses an extensive battery of novel assessments, including multi-site 3T MRI, clinical, cognitive, quantitative motor, oculomotor, and neuropsychiatric measures. Blinded analyses were done on the baseline cross-sectional data from 366 individuals: 123 controls, 120 premanifest (pre-HD) individuals, and 123 patients with early HD. Findings The first participant was enrolled in January, 2008, and all assessments were completed by August, 2008. Cross-sectional analyses identified significant changes in whole-brain volume, regional grey and white matter differences, impairment in a range of voluntary neurophysiological motor, and oculomotor tasks, and cognitive and neuropsychiatric dysfunction in premanifest HD gene carriers with normal motor scores through to early clinical stage 2 disease. Interpretation We show the feasibility of rapid data acquisition and the use of multi-site 3T MRI and neurophysiological motor measures in a large multicentre study. Our results provide evidence for quantifiable biological and clinical alterations in HTT expansion carriers compared with age-matched controls. Many parameters differ from age-matched controls in a graded fashion and show changes of increasing magnitude across our cohort, who range from about 16 years from predicted disease diagnosis to early HD. These findings might help to define novel quantifiable endpoints and methods for rapid and reliable data acquisition, which could aid the design of therapeutic trials. Funding CHDI/High Q Foundation.

Objective:

 The objective of the Predict-HD study is to use genetic, neurobiological and refined clinical markers to understand the early progression of Huntington’s disease (HD), prior to the point of traditional diagnosis, in persons with a known gene mutation. Here we estimate the approximate onset and initial course of various measurable aspects of HD relative to the time of eventual diagnosis. 

Methods:

 We studied 438 participants who were positive for the HD gene mutation, but did not yet meet the diagnostic criteria for HD and had no functional decline. Predictability of baseline cognitive, motor, psychiatric and imaging measures was modelled non-linearly using estimated time until diagnosis (based on CAG repeat length and current age) as the predictor. 

Results:

 Estimated time to diagnosis was related to most clinical and neuroimaging markers. The patterns of association suggested the commencement of detectable changes one to two decades prior to the predicted time of clinical diagnosis. The patterns were highly robust and consistent, despite the varied types of markers and diverse measurement methodologies. 

Conclusions:

 These findings from the Predict-HD study suggest the approximate time scale of measurable disease development, and suggest candidate disease markers for use in preventive HD trials.

Huntington's disease (HD) is a neurodegenerative disorder caused by an unstable CAG repeat. For patients at risk, participating in predictive testing and learning of having CAG expansion, a major unanswered question shifts from “Will I get HD?” to “When will it manifest?” Using the largest cohort of HD patients analyzed to date (2913 individuals from 40 centers worldwide), we developed a parametric survival model based on CAG repeat length to predict the probability of neurological disease onset (based on motor neurological symptoms rather than psychiatric onset) at different ages for individual patients. We provide estimated probabilities of onset associated with CAG repeats between 36 and 56 for individuals of any age with narrow confidence intervals. For example, our model predicts a 91% chance that a 40‐year‐old individual with 42 repeats will have onset by the age of 65, with a 95% confidence interval from 90 to 93%. This model also defines the variability in HD onset that is not attributable to CAG length and provides information concerning CAG‐related penetrance rates.

Background TRACK-HD is a multinational prospective observational study of Huntington's disease (HD) that examines clinical and biological findings of disease progression in individuals with premanifest HD (preHD) and early-stage HD. We aimed to describe phenotypic changes in these participants over 36 months and identify baseline predictors of progression. Methods Individuals without HD but carrying the mutant huntingtin gene (classed as preHD-A if ≥10·8 years and preHD-B if <10·8 years from predicted onset), participants with early HD (classed as HD1 if they had a total functional capacity score of 11–13 and HD2 if they had a score of 7–10), and healthy control individuals were assessed at four study sites in the Netherlands, the UK, France, and Canada. We measured 36-month change for 3T MRI, clinical, cognitive, quantitative motor, and neuropsychiatric assessments and examined their prognostic value. We also assessed the relation between disease progression and the combined effect of CAG repeat length and age. All participants were analysed according to their baseline subgroups. Longitudinal results were analysed using a combination of repeated-measure weighted least squares models and, when examining risk of new diagnosis, survival analysis. Findings At baseline, 366 participants were enrolled between Jan 17, and Aug 26, 2008, and of these 298 completed 36-month follow-up: 97 controls, 58 participants with preHD-A, 46 with preHD-B, 66 with HD1, and 31 with HD2. In the preHD-B group, several quantitative motor and cognitive tasks showed significantly increased rates of decline at 36 months, compared with controls, whereas few had at 24 months. Of the cognitive measures, the symbol digit modality test was especially sensitive (adjusted mean loss 4·11 points [95% CI 1·49–6·73] greater than controls; p=0·003). Among psychiatric indicators, apathy ratings specifically showed significant increases (0·34 points [95% CI 0·02–0·66] greater than controls; p=0·038). There was little evidence of reliable change in non-imaging measures in the preHD-A group, with the exception of the speeded tapping inter-tap interval (0·01 s [95% CI 0·01–0·02] longer than controls; p=0·0001). Several baseline imaging, quantitative motor, and cognitive measures had prognostic value, independent of age and CAG repeat length, for predicting subsequent clinical diagnosis in preHD. Of these, grey-matter volume and inter-tap interval were particularly sensitive (p=0·013 and 0·002, respectively). Longitudinal change in these two measures was also greater in participants with preHD who received a diagnosis of HD during the study compared with those who did not, after controlling for CAG repeat length and age-related risk (p=0·006 and 0·0003, respectively). In early HD, imaging, quantitative motor, and cognitive measures were predictive of decline in total functional capacity and tracked longitudinal change; also, neuropsychiatric changes consistent with frontostriatal pathological abnormalities were associated with this loss of functional capacity (problem behaviours assessment composite behaviour score p<0·0001). Age and CAG repeat length explained variance in longitudinal change of multimodal measures, with the effect more prominent in preHD. Interpretation We have shown changes in several outcome measures in individuals with preHD over 36 months. These findings further our understanding of HD progression and have implications for clinical trial design. Funding CHDI Foundation.

TRACK-HD is a prospective observational study of Huntington's disease (HD) that examines disease progression in premanifest individuals carrying the mutant HTT gene and those with early stage disease. We report 12-month longitudinal changes, building on baseline findings.we did a 12-month follow-up of patients recruited from the four TRACK-HD study sites in Canada, France, the Netherlands, and the UK. Participants were premanifest individuals (preHD) carrying the mutant HTT gene, patients with early HD, and controls matched by age and sex with the combined preHD and early HD groups. Data were collected by use of 3T MRI and clinical, cognitive, quantitative motor, oculomotor, and neuropsychiatric measures. Statistical analysis assessed annualised change with the use of linear regression models to estimate differences between groups.116 preHD individuals, 114 early HD patients, and 115 people in the control group completed follow-up. Four preHD individuals, nine early HD patients, and eight people in the control group did not complete the follow-up. A further nine participants, who completed follow-up assessments, were unable to undergo MRI. After adjustment for demographics, annualised rates of generalised and regional brain atrophy were higher in preHD and early HD groups than in controls. Whole-brain atrophy rates were 0·20% (95% CI 0·05-0·34; p=0·0071) per year higher in preHD participants and 0·60% (0·44-0·76; p<0·0001) in early HD patients, and caudate atrophy rates were 1·37% (0·99-1·75; p<0·0001) per year higher in preHD and 2·86% (2·34-3·39; p<0·0001) in early HD. Voxel-based morphometry revealed grey-matter and white-matter atrophy, even in subjects furthest from predicted disease onset. Quantitative imaging showed statistically significant associations with disease burden, an indicator of disease pathology, and total functional capacity, a widely-used clinical measure of disease severity. Relative to controls, decline in cognition and quantitative motor function was detectable in both pre- and early HD, as was deterioration in oculomotor function in early HD.quantitative imaging showed the greatest differentiation across the spectrum of disease and functional measures of decline were sensitive in early HD, with cognitive and quantitative motor impairment also detectable in preHD. We show longitudinal change over 12 months in generalised and regional brain volume, cognition, and quantitative motor tasks in individuals many years from predicted disease onset and show the feasibility of obtaining quantifiable endpoints for future trials.

Background TRACK-HD is a prospective observational biomarker study in premanifest and early Huntington's disease (HD). In this report we define a battery of potential outcome measures for therapeutic trials. Methods We assessed longitudinal data collected at baseline, 12 months, and 24 months at sites in Leiden (Netherlands), London (UK), Paris (France), and Vancouver (Canada). Participants were individuals without HD but carrying the mutant HTT gene (ie, premanifest HD), patients with early HD, and healthy control individuals matched by age and sex to the combined HD groups. Data were collected with 3T MRI, clinical, cognitive, quantitative motor, oculomotor, and neuropsychiatric assessments. We estimated adjusted, between-group differences in rates of change in these measures and concomitant longitudinal effect sizes. Findings Longitudinal data were available for 116 control individuals, 117 premanifest gene carriers, and 116 participants with early HD. Significantly greater progressive grey-matter, white-matter, whole-brain, and regional atrophy was recorded in the premanifest and early HD groups than in the control group. Effect sizes for atrophy rates between participants with early HD and controls were largest in the caudate (2·04, 95% CI 1·68 to 2·48) and white matter (1·70, 1·40 to 2·08). Functional, quantitative motor, and cognitive measures deteriorated to a greater extent in the early HD group than in controls, with the largest effect size in the symbol digit modality test (1·00, 0·67 to 1·27). In the early HD group, changes in structural imaging and various cognitive and quantitative motor scores were associated with worsening total motor score (TMS) and total functional capacity (TFC). In the premanifest group, despite significant declines in regional and overall brain volumes, few functional variables showed significant 24 month change compared with controls; TMS, emotion recognition, and speeded tapping were exceptions. Premanifest individuals with progression, predefined as an increase in TMS score of 5 points or more, any TFC decline, or a new diagnostic confidence score of 4, exhibited higher rates of brain atrophy and deterioration on some quantitative motor tasks compared with other premanifest participants. Interpretation On the basis of longitudinal effect size, we recommend several objective outcome measures for clinical trials in participants with early HD. Hypothetical treatment effects defined by slower longitudinal changes in these measures would be detectable over a realistic timescale with practical sample sizes. The restricted 24 month cognitive or motor decline in the premanifest sample illustrates the greater challenge in trial design for this group. Funding CHDI/HighQ Foundation Inc.

Psychiatric disturbances are relatively common in manifest Huntington's disease (HD), but less is known about these symptoms in the earliest phase of the illness.This study examined self-reported psychiatric symptoms in a large sample (N = 681) of prediagnosed individuals who show the gene expansion for HD ("expansion-positive") compared with a sample of individuals who do not show the gene expansion but are at risk for HD ("expansion-negative").Using baseline Symptom Checklist 90-Revised (SCL-90-R) data from the Predict-HD study, expansion-positive individuals reported significantly more psychiatric symptoms (e.g., depression, anxiety, obsessive-compulsiveness) than expansion-negative individuals. Within the expansion-positive group, individuals with more motor signs had higher levels of psychiatric symptoms. The SCL-90-R scores had stronger relationships with reported abilities to perform activities of daily living than other markers of HD. Finally, when companions of the expansion-positive individuals also completed the SCL-90-R on the participants, there was considerable consistency in the ratings of psychiatric symptoms.Subtle, subclinical psychiatric symptoms are present in this prediagnosed HD sample, even though most are estimated to be more than 10 years from HD diagnosis. As suggested by other research, these subtle symptoms might be the earliest markers of the disease; however, longitudinal data are needed.

PREDICT-HD is a large-scale international study of people with the Huntington disease (HD) CAG-repeat expansion who are not yet diagnosed with HD. The objective of this study was to determine the stage in the HD prodrome at which cognitive differences from CAG-normal controls can be reliably detected.

BackgroundBlood biomarkers of neuronal damage could facilitate clinical management of and therapeutic development for Huntington's disease. We investigated whether neurofilament light protein NfL (also known as NF-L) in blood is a potential prognostic marker of neurodegeneration in patients with Huntington's disease.MethodsWe did a retrospective analysis of healthy controls and carriers of CAG expansion mutations in HTT participating in the 3-year international TRACK-HD study. We studied associations between NfL concentrations in plasma and clinical and MRI neuroimaging findings, namely cognitive function, motor function, and brain volume (global and regional). We used random effects models to analyse cross-sectional associations at each study visit and to assess changes from baseline, with and without adjustment for age and CAG repeat count. In an independent London-based cohort of 37 participants (23 HTT mutation carriers and 14 controls), we further assessed whether concentrations of NfL in plasma correlated with those in CSF.FindingsBaseline and follow-up plasma samples were available from 97 controls and 201 individuals carrying HTT mutations. Mean concentrations of NfL in plasma at baseline were significantly higher in HTT mutation carriers than in controls (3·63 [SD 0·54] log pg/mL vs 2·68 [0·52] log pg/mL, p<0·0001) and the difference increased from one disease stage to the next. At any given timepoint, NfL concentrations in plasma correlated with clinical and MRI findings. In longitudinal analyses, baseline NfL concentration in plasma also correlated significantly with subsequent decline in cognition (symbol-digit modality test r=–0·374, p<0·0001; Stroop word reading r=–0·248, p=0·0033), total functional capacity (r=–0·289, p=0·0264), and brain atrophy (caudate r=0·178, p=0·0087; whole-brain r=0·602, p<0·0001; grey matter r=0·518, p<0·0001; white matter r=0·588, p<0·0001; and ventricular expansion r=–0·589, p<0·0001). All changes except Stroop word reading and total functional capacity remained significant after adjustment for age and CAG repeat count. In 104 individuals with premanifest Huntington's disease, NfL concentration in plasma at baseline was associated with subsequent clinical onset during the 3-year follow-up period (hazard ratio 3·29 per log pg/mL, 95% CI 1·48–7·34, p=0·0036). Concentrations of NfL in CSF and plasma were correlated in mutation carriers (r=0·868, p<0·0001).InterpretationNfL in plasma shows promise as a potential prognostic blood biomarker of disease onset and progression in Huntington's disease.FundingMedical Research Council, GlaxoSmithKline, CHDI Foundation, Swedish Research Council, European Research Council, Wallenberg Foundation, and Wolfson Foundation.