Precizní medicína na JIP: Identifikace proteomických biomarkerů

Akutní zánět po kardiopulmonálním bypassu (CPB) přispívá k morbiditě a mortalitě; mechanismy vyvolávající tyto reakce a biomarkery předpovídající rizikové pacienty však zůstávají neznámé. Proteiny jsou s onemocněním spojené cirkulační faktory v krvi pacientů, které se účastní i odrážejí zánět. Stávající údaje naznačují, že proteomické biomarkery jsou slibné pro predikci a monitorování zánětu a nepříznivých výsledků; je však zapotřebí dalšího výzkumu k ověření biomarkerů u dětských srdečních onemocnění, objasnění základních mechanismů zánětu vyvolaného CPB a jejich převedení do klinické praxe.

Specifické cíle: Naším zastřešujícím cílem je integrovat kvantitativní biomarkery s klinickou medicínou za účelem zlepšení péče o pacienty s vrozenou srdeční vadou (CHD) personalizací jejich léčby. Vyšetřovatelé navrhují první krok směrem k paradigmatu přesné medicíny pro děti s ICHS, z nichž mnohé trpí zánětem po CPB. Výzkumníci předpokládají, že proteomické profilování odhalí biomarkery, které identifikují pacienty s nejvyšším rizikem přehnaných systémových zánětlivých reakcí na CPB. Vyšetřovatelé provedou pilotní studii proveditelnosti integrující nezaujaté přístupy k objevování celého proteomu, aby nabídli hluboký a nezaujatý pohled na proteomickou krajinu, která je základem patologických procesů po CPB (obr. 1).

CÍL 1: Prospektivně zařadit pacienty s ICHS podstupující CPB do studie kvantitativních proteomických profilů.

Hypotéza: Provedení observační studie využívající nezaujaté přístupy k objevování celého proteomu u dětí na jednotce intenzivní péče (CICU) podstupujících CPB je proveditelné. Vyšetřovatelé identifikují 80 dětí ve 3 diagnostických kohortách. Ti, kteří podstupují paliaci stadia 1 (S1P) pro hypoplastický syndrom levého srdce (HLHS) nebo biventrikulární (BiV) opravu, mají zvýšené riziko přehnaných zánětlivých reakcí s pooperačními průběhy charakterizovanými přetížením tekutinami, prodlouženou mechanickou ventilací, horečkami a únikem kapilár a ti s D-transpozicí velkých tepen (DTGA) po operaci arteriálního spínače (ASO) mají nižší riziko. Výzkumníci budou shromažďovat demografická a klinická data a získávat vzorky krve ve čtyřech časových bodech: před CPB, bezprostředně po CPB, 12 hodin po CPB a 24 hodin po CPB. Plazma bude analyzována na platformě SomaScan v5.0, která měří 10 778 proteinů z 55 µl vzorku plazmy.

CÍL 2: Prohloubit porozumění zánětlivým reakcím u dětí podstupujících CPB charakterizací proteomických změn. Hypotéza: Časové intra-pacientské proteomické odpovědi na CPB a jejich vztahy s výsledky budou charakterizovány platformou SomaScan. Výzkumníci popíší dynamickou časovou variabilitu mezi pacienty v hladinách proteinů od pre- do post-CPB. Dále výzkumníci identifikují proteiny, které vykazují největší variabilitu mezi pacienty celkově, napříč časovými body a mezi pacienty, stratifikované podle výsledku. K rozlišení kandidátních biomarkerů pooperačního zánětu a nepříznivých výsledků budou výzkumníci studovat tři klinické koncové body: čas do úspěšné extubace, rozsah přetížení tekutinami v 72 hodinách po CPB a složený binární nepříznivý výsledek. Hledání biomarkerů bude nezaujaté a široké, s kontrolou pro falešné objevy. Prediktivní proteiny budou ověřeny cíleným multiplexním imunotestem a cestami popsanými pomocí přístupů systémové biologie.

CÍL 3: Vyvinout klasifikátor strojového učení předpovídající výsledky pacientů na základě proteomických profilů a klinických proměnných. Hypotéza: Nežádoucí výsledky po CPB budou predikovány kombinací klinických a proteomických biomarkerů. Vyšetřovatelé použijí přístupy klasifikátorů strojového učení pod dohledem k rozlišení a definici kombinace proteomických a perioperačních klinických rysů (např. věk, srdeční morfologie/operace, CPB a doby zástavy oběhu), které přesně odlišují jedince s vysokým rizikem akutních pooperačních nežádoucích příhod.