Studie BiHiVE2. Vyšetřování a validace prediktivních biomarkerů u hypoxicko-ischemické encefalopatie. (BiHiVE2)

Základní a současné znalosti v oboru:

Perinatální asfyxie je jednou z nejčastějších příčin novorozenecké smrti a dlouhodobé invalidity, která se vyskytuje u 20 z 1000 živě narozených dětí. Z toho přibližně u 2–3 z 1000 dojde k rozvoji hypoxicko-ischemické encefalopatie (HIE) (1). V Irsku a Spojeném království je HIE třetí nejčastější příčinou novorozenecké úmrtnosti, představuje 9 % všech úmrtí a 21 % úmrtí v termínu, zatímco celosvětově se odhaduje, že každoročně způsobí více než 1 milion novorozeneckých úmrtí. U přeživších je spojena významná sekundární morbidita, včetně dětské mozkové obrny (15 %), těžkého kognitivního zpoždění (11 %), záchvatových poruch (8 %), senzoricko-neurální hluchoty (7 %) a ztráty zraku (3 %). 2).

HIE je vyvíjející se proces, který lze zjednodušit na dvě urážky. Počátečním poškozením je významná mozková hypoxie a/nebo ischemie, po které následuje vyčerpání energie v důsledku anaerobního metabolismu vedoucího k akumulaci laktátu a ztrátě buněčné integrity. Tím se uvede do pohybu kaskáda událostí s výslednou tvorbou volných radikálů, proteáz a kaspáz vedoucích k poškození buněk a apoptóze, sekundárnímu poškození(3). Bylo prokázáno, že k výpadku sekundární energie dochází mezi 6-48 hodinami po počáteční inzultaci.

Až donedávna neexistovala žádná terapeutická intervence, která by mohla snížit související morbiditu nebo mortalitu. Nedávné publikace několika mezinárodních studií a jejich následná metaanalýza však ukázaly, že časná indukovaná hypotermie je prospěšná u HIE, zlepšuje přežití a snižuje neurologické postižení [4-5]. Indukovaná hypotermie se nyní stala standardem péče u středně těžké/závažné HIE. Aby však byla účinná, musí být zahájena do 6 hodin od dodání, než dojde k výpadku sekundární energie. V tomto úzkém časovém okně je nutné identifikovat, resuscitovat, stabilizovat a ochladit populaci, která by měla prospěch z léčby.

Bohužel schopnost rozpoznat a diagnostikovat ty, kteří by měli prospěch z terapie, není v tomto časovém období vždy možná. Ukázali jsme, že současné standardní metody k identifikaci osob ohrožených HIE, jako je acidobazická rovnováha, laktátové a Apgar skóre a počáteční neurologické vyšetření, jsou nespolehlivé (6). Neonatální elektroencefalografie (EEG) je užitečná pro klasifikaci encefalopatie a je vynikajícím prediktorem dlouhodobého výsledku. Zejména jeho vývoj během prvních 24 hodin po porodu silně koreluje s výsledkem (7). Vyžaduje však vysoce specializovanou sadu dovedností, která je pro neonatologa v akutním stavu jen zřídka dostupná. Amplitudové integrované EEG je více používáno lékaři, ale jeho interpretace je závislá na uživateli a většina neonatologů uvádí, že si nejsou jisti svou vlastní interpretační schopností (8). Potřeba včasné a spolehlivé predikce výsledku u HIE nebyla nikdy větší. Rychlá, levná, reprodukovatelná, na uživateli nezávislá metoda pro kvantifikaci závažnosti HIE a pravděpodobné prognózy je naléhavá potřeba. Pro perinatální asfyxii bylo navrženo mnoho biochemických a hematologických markerů, ale žádný nevedl ke klinickému pokroku nebo komerčně životaschopným nočním testům (9).

Během posledních 2 let jsme zde v porodnici Cork University prostřednictvím studie BIHIVE (studie Biomarkers in Hypoxic-Ischemic Encephalopathy) identifikovali potenciální biochemické markery v pupečníkové krvi, které dokážou přesně identifikovat ty kojence, u kterých dojde k rozvoji středně těžkého/těžkého stavu. encefalopatie (10,11). Studie BIHIVE přijala mnohostranný přístup k identifikaci biomarkerů přenášených krví v HIE prostřednictvím 1) cíleného proteomického profilování pomocí technologie Luminex 2) profilování miRNA 3) komplexního mapování krevního metabolomu pomocí technik hmotnostní spektrometrie a nukleární magnetické rezonance.

Naším cílem je získat kohortu kojenců s jasně definovanou perinatální asfyxií a HIE, klasifikovaných pomocí opakovaného neurologického vyšetření a vícekanálového EEG. Při porodu bude pupečníková krev odebrána, zpracována a uložena do banky za použití přísných standardních operačních postupů (SOP), které jsme pro tento účel vyvinuli. Tyto postupy zajistí, že všechny vzorky budou vhodné pro pozdější proteomickou, metabolomickou, transkriptomickou a genomickou analýzu. Pomocí přístupu systémové biologie jsme studovali několik navrhovaných markerů ve skladované pupečníkové krvi z naší objevné kohorty, zpočátku se zaměřením na proteom a metabolom. Prostřednictvím této práce jsme již identifikovali řadu biomarkerů přítomných v pupečníkové krvi s potenciálem předpovídat vývoj středně těžké/závažné HIE. Naše raná data jsou mimořádně slibná. Naše počáteční metabolomická analýza ukázala, že můžeme rozlišit mezi HIE a kontrolami s plochou pod křivkou (AUROC) 0,92. K identifikaci a kvantifikaci přesných píků metabolitů, které způsobují tuto diferenciaci, bude zapotřebí další analýza. Nyní si přejeme ověřit tato zjištění u další kohorty kojenců s perinatální asfyxií a HIE a ověřit naši schopnost předpovídat dlouhodobější neurologický výsledek. Naše pilotní práce zkoumající změny mikroRNA v pupečníkové krvi kojenců se středně těžkou/těžkou HIE je také velmi povzbudivá s významnou upregulací více studovaných miRNA u asfyxie i HIE. Nejslibnější miRNA jsou nyní kvantifikovány pomocí amplikace polymerázové řetězové reakce (PCR) a budou ověřeny v kohortě objevů.

Budoucí kohorta-BIHIVE2: Abychom mohli dále rozvinout tyto markery do bodu, kdy jsme validovali marker s >90% senzitivitou a specificitou pro středně těžkou/těžkou HIE, budeme muset naverbovat další kohortu pečlivě vybraných kojenců s vysoce kvalitním biobankováním při narození a podrobné klinické fenotypování. To je hlavní práce této aktuální aplikace. Budeme potřebovat další kohortu 300 kojenců s perinatální asfyxií, z nichž u 60 se vyvine HIE au 30 se vyvine středně těžký až těžký HIE. Budeme také muset naverbovat 300 současných kontrolních dětí. Abychom získali tento počet kojenců s perinatální asfyxií, budeme muset prostudovat 30 000 živě narozených dětí. Rozšířili jsme proto naše studijní centra o Karolinska University Hospital, Stockholm, velkou nejmodernější porodnici s 10 000 živě narozenými dětmi ročně.

Další validace nám umožní vyvinout algoritmus klinických a biochemických markerů, které poskytnou citlivý a specifický prediktivní test pro středně těžkou/těžkou HIE. Sledování neurovývoje obou kohort nám umožní posoudit naši schopnost předpovídat výsledek neurovývoje a chování po 2 letech.

Nakonec prozkoumáme přesné načasování změny biomarkerů pomocí časovaného zvířecího modelu hypoxicko-ischemického poškození (HI). V klinických studiích je hypoxicko-ischemické poškození nepředvídatelné a jeho načasování je často nemožné odhadnout. Dr. Tracey Bjorkmann z Queen's University v Brisbane vyvinula selata model HI, který produkuje HI indukuje záchvaty a úroveň poranění rovnající se středně těžkému až těžkému HIE (12). Souhlasila se spoluprací s naším programem a poskytne selatům vzorky séra odebrané 0, 1, 2 a 12 hodin po HI. Tyto vzorky budou neocenitelné při zkoumání progrese poruchy biomarkerů a pomohou nám načasovat neonatální poranění mozku po porodu.