Transplantace mikroštěpu síňového přívěsku na pomoc při opravě srdce po kardiochirurgické operaci (AAMS2)

POZADÍ A VÝZNAM

Na celém světě každý rok zemře na kardiovaskulární onemocnění 17,9 milionu lidí. Ischemická choroba srdeční (ICHS) je příčinou poloviny těchto případů, což z ní činí celosvětově hlavní jedinou příčinu úmrtí [GBD 2017]. Zatímco celosvětově trpí IHD 126,5 milionu pacientů, v Evropě je postiženo 30,3 milionu pacientů [Timmis 2018].

IHD je charakteristický progresivně se zvětšujícími aterosklerotickými koronárními plaky. Tato ohniska onemocnění nejen řídí hypoxii myokardu, hibernaci kardiomyocytů, apoptózu a intersticiální fibrózu, ale jsou náchylná k erozi a prasknutí. Ruptura plaku silně aktivuje hemostatický systém, což má za následek trombotickou koronární okluzi, infarkt myokardu (MI) a smrt srdeční tkáně. Díky zlepšené akutní péči pacienti stále častěji přežívají akutní fázi a místo poranění je nakonec nahrazeno jizvou, která typicky omezuje plnění a pumpování srdce [Cohn 2000]. V závislosti na rozsahu poranění a výsledné jizvě vede případně zvýšená pracovní zátěž k nepříznivé remodelaci a vzniku srdečního selhání (HF), nevratného a invalidizujícího klinického syndromu se špatnou prognózou [Taylor 2017, Cohn 2000]. Bylo hlášeno, že srdeční selhání způsobené ischemickou etiologií kolísá od 29 % do 45 % [Groenewegen 2020]. Nedávná metaanalýza například naznačuje, že prevalence "všeho typu" HF, včetně dříve nerozpoznaných případů prostřednictvím populačního echokardiografického screeningu, je až 11,8 % mezi běžnou populací ve věku nad 65 let [van Riet 2016].

Chirurgie CABG je preferovanou revaskularizační metodou u pacientů s těžkou progredující ICHS [Říhal 2003]. V Evropě bylo v roce 2016 provedeno více než 245 000 operací CABG [Eurostat 2015]. Bez ohledu na věk bylo prokázáno, že operace CABG má celkově příznivý vliv na ischemické symptomy a mortalitu [Freitas 2019].

Srdeční hojení regenerací spíše než zjizvením by mohlo naklonit IHD s jeho komplikacemi směrem ke stále lépe zvládnutelné, dokonce léčitelné chorobě. Zatímco srdce některých obratlovců se po celou dobu života léčí regenerací, u hlodavců je tato kapacita omezena na první týden života [Cutie 2021]. Velmi brzy v životě se také zdá, že lidské srdce má schopnost regenerace po ischemii [Haubner 2016].

Ukázalo se, že je komplexní pro aktivaci regenerační opravy srdce v srdci dospělého člověka. V tomto ohledu bylo testováno mnoho kmenových, progenitorových a diferencovaných buněk [Cambria 2017]. I když tyto výzkumy poskytly slibné výsledky, terapie zůstávají složité a nákladné, což zdůrazňuje potřebu klinicky přímočařejších přístupů. Bylo prokázáno, že buňky odvozené z atriálních přívěsků jsou schopné stimulovat regenerační srdeční hojení v kontextu ischemického poškození srdce [Koninckx 2013, Detert 2018, Evens 2021]. Podle stanoviska Evropské kardiologické společnosti je mnoho přístupů tkáňového inženýrství, včetně náplastové transplantace epikardiální extracelulární matrix (ECM), vyzdvihováno jako slibné budoucí terapie ischemického srdečního selhání [Madonna 2019]. Tyto přístupy by mohly zlepšit místní perzistenci a životaschopnost společně transplantovaných buněk - hlavní překážka identifikovaná v předchozích studiích.

OBECNÁ KONCEPCE

K terapii využíváme vlastní srdeční tkáň pacienta z ouška pravé síně. Ani ouška levé ani pravé síně (LAA, resp. RAA) přímo nepřispívají k pumpovací funkci srdce. Část RAA může být bezpečně odebrána po zavedení kanyly pravé síně během nastavení srdce a plicního stroje na začátku CABG [Lampinen 2017, Nummi 2017, Nummi 2021]. Ve studii AAMS2 je kus tkáně RAA použit jako epikardiálně transplantovaný, náplastí zapouzdřený a mechanicky expandovaný mikroštěp síňového přívěsku (AAM). Tato terapie může být podávána během jedné operace CABG.

PŘEDCHOZÍ VÝSLEDKY

V preklinickém myším modelu MI a HF byly účinky epikardiálních AAMs-náplastí porovnány s acelulárními ECM záplatami. Výsledky prokázaly ochranu tkáně myokardu, zmírnění zjizvení a zachování srdeční funkce [Xie 2020]. Dále kvantitativní proteomika založená na hmotnostní spektrometrii prokázala rozsáhlé regenerační a kardioprotektivní účinky v myokardu, včetně snížení oxidačního stresu a indukce glykolytického metabolismu myokardu zprostředkované AAM, což je proces spojený se zvýšenou regenerační kapacitou myokardu [Lalowski 2018, Nakada 2017, Kimura 2015, Puente 2014].

Terapie AAMs-náplastmi přešla do klinického použití. Po první aplikaci AAMs [Nummi 2019] byla nedávno potvrzena bezpečnost a proveditelnost transplantace epikardiálních AAM během CABG [Nummi 2021]. Navíc, jelikož tato studie naznačila zvýšenou tloušťku životaschopného myokardu v zóně jizvy, poskytla první indikaci terapeutického přínosu [Nummi 2021].

CÍLE A PŘEHLED

Tato randomizovaná dvojitě zaslepená a kontrolovaná studie AAMS2 hodnotí účinek epikardiálně transplantovaných AAM jako adjuvantní terapie k operaci CABG. Primárními cílovými body studie jsou změny srdeční funkce a struktury, jak byly hodnoceny pomocí zobrazování srdeční magnetickou rezonancí s pozdním zesílením gadolinia (LGE-CMRI) při 6měsíčním sledování po operaci ve srovnání s předoperačním LGE-CMRI.

Do studie bylo zařazeno 50 pacientů v poměru skupin 1:1 ke studijním skupinám (CABG nebo AAMs náplast s CABG). Autologní tkáň RAA je odebrána z RAA během CABG od všech účastníků a na základě randomizace je kus tkáně RAA buď peroperačně zpracován na AAM, nebo kryoskladován pro biochemické analýzy. AAM, zapuštěné do fibrinového matricového gelu, jsou umístěny na ECM list, který je pak epikardiálně přišit na místo. K určení oblasti ischemické jizvy jako místa epikardiální transplantace se předoperačně provádí LGE-CMRI. Vzorky studované krve se odebírají před operací a také při sledování 3 a 6 měsíců po operaci. Předoperačně a při 6měsíčním sledování se provádí transtorakální echokardiografie (TTE), LGE-CMRI, škálování symptomů a 6minutový test chůze (6MWT).

METODY

1. Výběr pacientů, nábor, etika a časová osa – Pacienti splňující kritéria způsobilosti a vyloučení podle hodnocení kardiologa jsou vybíráni ze seznamu elektivních srdečních operací nemocnice. Medikaci pacientů optimalizuje podle aktuálních doporučení ošetřující kardiolog. Obvyklá čekací doba na seznamu se pohybuje mezi 2 a 8 týdny. Tato doba umožňuje, aby se změny léků projevily před operací. Později jsou vybraní pacienti pozváni na klinickou kontrolní návštěvu (označenou jako 3měsíční sledování) a návštěvu specializované studie (6-8 měsíců po operaci, označovanou jako 6měsíční sledování).

   Všem pacientům jsou poskytnuty informace popisující studii. Předtím, než subjekt podstoupí jakoukoli proceduru studie, bude provedena diskuse o informovaném souhlasu a je vyžadován písemný informovaný souhlas s účastí. Zkouška bude provedena na základě Helsinské deklarace o etických zásadách lékařského výzkumu zahrnujícího lidské subjekty [World Medical Association 2013]. Studie byla schválena Etickou komisí nemocničního okresu Helsinky a Uusimaa (HUS; Dnr. HUS/12322/2022). Odhadovaný začátek náboru pacientů je prosinec 2022 s předpokládaným datem dokončení úplné studie v prosinci 2025. Účastník je vyloučen ze studie (selhání screeningu), pokud po optimalizaci medikace nelze identifikovat viditelnou jizvu a ejekční frakce levé komory (LVEF) je ≥ 50 % u předoperační LGE-CMRI. To platí i v případě, že LGE-CMRI nebyla provedena před CABG.

2. Koncové body – Koncové body zkušební verze jsou uvedeny v samostatné části. Primární cílové parametry se zaměřují na změny srdeční fibrózy hodnocené pomocí LGE-CMRI a cirkulující hladiny N-terminálního prohormonu mozkového natriuretického peptidu (NT-proBNP). Sekundární cílové parametry se soustředí na další parametry účinnosti a také na bezpečnost a proveditelnost terapie.
3. Randomizace a zaslepení – Pacienti jsou randomizováni do skupin CABG nebo AAMs pomocí pohlavně stratifikované blokové randomizace prostřednictvím veřejně dostupného online nástroje na www.sealedenvelope.com s velikostí bloku 2 a 4 a stratifikací podle pohlaví (žena, muž). Randomizaci provádí Helsinská univerzita (odpovědná osoba docent Esko Kankuri). Průběžné očíslované zalepené obálky s informacemi o náhodném přidělení jsou předány studijní sestře, která otevře každou příslušnou obálku na začátku operace každého pacienta. Studijní sestra dohlíží na alokaci dvojitě zaslepeným způsobem, kdy pacient a hodnotící kardiolog a radiologové zůstávají zaslepeni k alokaci studijní skupiny. Vzhledem k povaze léčby (transplantace vs. žádná transplantace) není možné zaslepit operujícího chirurga nebo studijní sestru vůči alokaci. Všechna měření LGE-CMRI a TTE, stejně jako laboratorní analýzy, provádějí výzkumní pracovníci zaslepení rozdělením skupin.
4. Příprava a aplikace mikroštěpů oušku síní – část RAA se odebere na začátku kardiochirurgické operace po kanylaci pravé síně. Tkáň RAA se zváží a mechanicky zpracuje do mikroštěpů, jak bylo popsáno dříve [Lampinen 2017, Nummi 2017, Nummi 2021] pomocí čepele Rigeneracon (Rigenera-system, HBW s.r.l., Turín, Itálie). Vyhrazené instrumentační soupravy označené CE pro podporu zpracování tkáně na operačním sále pocházejí od EpiHeart Oy (Helsinki, Finsko). Mikroštěpy se nanesou na desku perikardiální matrice (Equine Pericardium Patch, Autotissue GmbH, Berlín, Německo) a zalijí se do malého množství zředěného fibrinového tkáňového lepidla (Tisseel, Baxter AG, Vídeň, Rakousko). Při čekání na transplantaci je náplast AAMs udržována chlazená (+6 - +8C), zakrytá a sterilní.
5. Obecné nařízení o ochraně osobních údajů – Údaje shromážděné během testování budou splňovat předpisy EU pro ochranu osobních zdravotních údajů, včetně obecného nařízení o ochraně osobních údajů (GDPR).
6. Vzorky krve - Vzorek krve pro měření NT-pro-BNP, biomarker zlatého standardu pro hodnocení HF [McKie 2016], se odebírá před operací a při 3měsíčním i 6měsíčním sledování. Kromě toho studie AAMS2 hodnotí vzorky krve, plazmy a tkáně RAA na obsažené transkripty RNA s novým zaměřením na jejich post-transkripční modifikace, jak bylo popsáno dříve [Sikorski 2021, Sikorski 2022]. Aby se však zajistil adekvátní výtěžek nativní RNA, místo odběru 3 ml x 5 krve stabilizované TEMPUS™ RNA na návštěvu se odebírají 3 ml x 8. Tyto modifikace zahrnují biologickou hranici v genetice, která odhaluje klíčového přispěvatele a regulátora mnoha buněčných funkcí a patofyziologických stavů, také ICHS a ischemického HF [Qin 2021, Sikorski 2022]. Vzhledem k tomu, že informace týkající se krevní epitranskriptomiky u lidské ICHS a HF jsou vzácné [Sikorski 2022], cílem studie AAMS2 je poskytnout vhled do změn krevních epitranskriptomů vyvolaných AAMs. Pozornost je věnována zejména dvěma nejběžnějším modifikacím, úpravám N6-methyladenosinu (m6A) a adenosinu-inosinu (A-I).
7. Vzorky tkáně RAA - Odebraný kus tkáně RAA z kontrolní skupiny se odebere jako vzorek pro biochemické analýzy. Kousek tkáně RAA bude rozdělen na dvě části a uložen (RNAlater nebo formaldehyd-ethanol) pro následná hodnocení zaměřená na epitranskriptomiku, jak bylo popsáno dříve [Sikorski 2021].
8. Echokardiografie – Všichni účastníci jsou vyšetřeni elektrokardiogramem a TTE před operací a při 6měsíčním sledování po operaci. Záznamy TTE jsou prováděny s určenými kardiology. Tyto záznamy zahrnují jak anatomické, tak funkční hodnocení komor, síní a chlopní. Během předoperačního TTE, před výše popsaným odběrem vzorků RAA pro AAM, je věnována zvláštní pozornost síňovým přívěskům a vlastním síním pro anatomickou charakterizaci. Navíc se zaznamenává přítomnost nebo nepřítomnost perikardiálního výpotku, trombu a aneuryzmatu. Perfuzní anesteziolog provede na operačním sále během anestezie transezofageální echokardiografii (TEE), aby zhodnotil úpony levé i pravé síně pro rychlosti průtoku krve, možný kal a trombus před CABG.
9. Zobrazování srdeční magnetickou rezonancí s pozdním vylepšením gadolinia (LGE-CMRI) – K získání obrazu LGE-CMRI se používá celotělový 1,5-T MRI skener (Siemens Sola nebo Avanto-fit, Siemens AG, Erlangen, Německo). Srdeční struktura a funkce jsou hodnoceny standardizovaným protokolem LGE-CMRI pomocí elektrokardiogramu a respiračního vrátkování. Kinofilmové snímky s krátkou osou se používají pro měření objemu levé a pravé komory. Kontraktilita myokardu se hodnotí pomocí měření podélného, ​​obvodového a radiálního namáhání z filmových snímků s krátkou a dlouhou osou. LGE se hodnotí pro měření objemu a hmotnosti infarktu pomocí 5-SD poloautomatického odhadu zisku, jak bylo dříve navrženo pro poloautomatické prahování pro detekci infarktu [Schulz-Menger 2020]. Následné zpracování obrazu se provádí pomocí softwaru Medis Suite (Medis Medical Imaging Systems, Leiden, Nizozemsko) s aplikacemi QMass a QStrin.
10. Hodnocení kvality života – Kvalita života související se zdravím (HRQoL) se měří pomocí krátkého dotazníku RAND36 (SF36) [Hays 2001]. Dotazník je standardizován se specifikovanými středními hodnotami a standardními odchylkami pro osm dimenzí, které sahají od fyzického fungování a subjektivního pocitu vitality a zdraví až po tělesnou bolest. Získaná skóre jsou porovnána s finskou kohortou s jakýmkoli chronickým onemocněním. Rovněž se u subjektu provádí hodnocení symptomů dvou hlavních symptomů ICHS a srdečního selhání, anginy pectoris a námahové dušnosti, se standardizovanými klasifikačními systémy vyvinutými Kanadskou kardiovaskulární společností (CCS) a New York Heart Association (NYHA). Campeau 1976, Russell 2009]. Nakonec se hodnotí šestiminutový test chůze (6MWT), aby se získaly objektivní míry nemocnosti [Bittner 1993]. Všechny tyto parametry jsou hodnoceny jak předoperačně, tak při 6měsíční kontrolní návštěvě pooperačně. Třídy NYHA a CCS jsou také zaznamenávány při 3měsíčním klinickém sledování.
11. Statistické analýzy - Power analýza byla provedena pomocí softwaru SAS 9.4 TS Level 1M4 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA), POWER Procedure Wilcoxon-Mann-Whitney Test s fixními prvky scénáře O'Brien-Castelloe aproximační metodou a oboustranné statistické vyhodnocení. Údaje o vzorku analýzy výkonu byly odvozeny z předchozí otevřené studie AAMs [Nummi 2021]. Při celkové velikosti vzorku 50 (dvě skupiny, velikost skupiny 25, distribuce 1:1) tyto parametry poskytují sílu větší než 80 % při a 0,05. Srovnání mezi skupinami bude provedeno Mann Whitney U testem. Ordinální proměnné jsou testovány chí-kvadrát testem. Vícenásobná srovnání jsou korigována Bonferroniho metodou, významná zjištění jsou dále skupinově testována pomocí Mann Whitney U testu. Údaje o kvalitě života jsou prezentovány jako průměr a analyzovány pomocí nezávislého t-testu vzorků (oboustranného). Analýzy se provádějí pomocí programu IBM SPSS Statistics 27 (IBM Corp., Armonk, NY) nebo ekvivalentního programu. Data mohou být analyzována a publikována ve fázích během studie.
12. Sběr dat před operací a po operaci během sledování-Klinická, laboratorní a medikamentózní data jsou shromažďována do elektronických zdravotních záznamů nemocnice. Po propuštění a během sledování mohou pacienti navštívit primární zdravotní péči. Jakákoli návštěva související s operací nebo stavem jejich kardiovaskulárního systému, jakož i změnami v léčbě drogami, jsou shromažďovány výzkumnými pracovníky studie. Tato data jsou uložena pseudonymizovaná s ostatními daty od daného pacienta.

13. Ukládání, správa a sdílení dat-Vytvořená data jsou během analýz ukládána na síťové pevné disky HUS a UH a také na servery CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. (Finsko) speciálně navržený pro ukládání citlivých dat, vše s automatickým zálohováním. Přímo identifikující data pacientů s odpovídajícími pseudonymizačními klíči a randomizačními kódy jsou uložena v registru klíčů umístěného v bezpečných nemocničních systémech s automatizovaným zálohováním a řízením přístupu. Přístup do registrů je řízen prostřednictvím přístupových práv na základě rolí a k údajům v nich mají přístup pouze výzkumní pracovníci uvedení v popisu registru schváleném Etickou komisí HUS. PI-výzkumník docent Pasi Karjalainen je odpovědný za registr klíčů a jeho obsah.

    K datům účastníků TTE se přistupuje prostřednictvím softwaru IntelliSpace (Philips, Nizozemí), který je nakonec uložen v cloudu Microsoft® Azure, který splňuje směrnice pro zabezpečení dat HUS. Data a zprávy LGE-CMRI se ukládají do digitálního systému HUS pro archivaci obrázků a komunikaci (PACS). V případě potřeby jsou data LGE-CMRI přenášena interně mezi servery HUS Medical Imaging Center, aby byla umožněna analýza obrazu pomocí vhodného softwaru CMR. Formáty kazuistik jsou jak fyzicky uloženy v prostorách HUS s kontrolou přístupu, tak elektronicky ve badatelně.

    Přístupy do registru výzkumu jsou řízeny prostřednictvím přístupových práv na základě rolí a k údajům v něm mají přístup pouze členové výzkumného týmu jednotlivě uvedení v dokumentu s popisem registru schváleném Etickou komisí HUS. Všechny pracovní stanice, síťové disky a servery jsou chráněny heslem.

    Před jakýmkoliv sdílením pseudonymizovaných dat s akademickými studijními spolupracovníky v rámci Evropské unie i mimo ni dochází, ať již prostřednictvím CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. (Finsko) servery nebo s pevnými disky chráněnými silným heslem přepravovanými buď oficiálním kurýrem Helsinské univerzity nebo Helsinské univerzitní nemocnice, odpovědný spolupracující vědec nebo zástupce přidružené instituce podepíše dohodu o přenosu materiálu (MTA). Tyto MTA budou používat standardní smluvní doložky (SCC) komise EU k ochraně přístupu, tj. přenosu, k pseudonymizovaným údajům. Od všech pracovníků, kteří nakládají s pseudonymizovanými údaji, se bude také vyžadovat, aby podepsali oficiální závazek společnosti HUS k utajení a zabezpečení dat. Navíc CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. vyžaduje, aby každý spolupracovník podepsal před přístupem k pseudonymizovaným datům vlastní dohodu o zpracování utajení dat.

    V zásadě budou po aktivní fázi pokusu vytvořená data s pseudonymy uložena na serverech finského IT Centra pro vědu CSC (SD-Apply) po dobu 15 let (2040). Poté jsou data anonymizována vymazáním všech pseudonymů a spravována na dobu neurčitou. Opakované použití uložených dat bude monitorovat samostatný výbor pro přístup k datům. Sekvenční datové sady s anonymizovanými metadaty na úrovni skupiny mohou být také zpřístupněny po zveřejnění nahráním do úložišť, jako je Evropský nukleotidový archiv (ENA) Evropské laboratoře molekulární biologie European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI, Cambridge, UK) nebo Gene Expression Omnibus (GEO) funkční úložiště databáze genomiky (Národní centrum pro biotechnologické informace NCBI, Bethesda, MD, USA).

14. Monitorování pokusu – Studie AAMS2 bude externě monitorovat Institut klinického výzkumu, Helsinská univerzitní centrální nemocnice (HUCH) nebo ekvivalentní poskytovatel monitorovacích služeb, aby byla zajištěna práva, bezpečnost a blaho subjektů hodnocení. Před přijetím jakéhokoli pacienta do studie bude s poskytovatelem služeb a výzkumnou skupinou navržen podrobný plán monitorování.
15. Výzkumný tým – Studie AAMS2 je prováděna ve spolupráci s HUS Heart and Lung Center (PI docent Pasi Karjalainen, a co-PI Antti Vento MD PhD) a University of Helsinki (docent Esko Kankuri MD PhD). Studijní sestra dohlíží a organizuje společně s PI screening pacientů, nábor, informování a kontaktování (telefonicky nebo mailem), perioperační zpracování AAM a rezervaci kontrolních návštěv. Kromě toho studijní sestra organizuje logistiku studijních vzorků ve spolupráci s vědci z Helsinské univerzity. Randomizace se provádí na univerzitě v Helsinkách. Operaci CABG a aplikaci náplasti AAMs provádí HUS Heart and Lung Center. Zobrazování a analýzy LGE-CMRI provádí oddělení radiologie HUS a University of Helsinki. Screening pacienta, nábor, stejně jako předoperační a pooperační klinické návštěvy, které zahrnují záznamy TTE a klinické hodnocení, provádí Srdeční jednotka, Srdeční a plicní centrum HUS. Srdeční anesteziolog provede záznam klíčových pooperačních parametrů. Analýzu epitranskriptomických a dalších biomarkerů organizuje Univerzita v Helsinkách, Lékařská fakulta, Ústav farmakologie.