Observationsundersøgelse af sepsis og lungebetændelse for at udvikle diagnostiske tests

Der foreslås 3 indbyrdes afhængige mål for at opdage og igangsætte udvikling af nye, in vitro diagnostiske tests (IVD) for svær sepsis (SS) og samfundserhvervet lungebetændelse (CAP).

Specifikt mål 1: Opdagelse og indledende udvikling af en IVD til tidlig diagnose af svær sepsis.

Hos patienter med mistanke om sepsis er tidlig, nøjagtig identifikation af patienter, der vil udvikle organdysfunktion (SS), afgørende for effektiv behandling og positivt resultat. Mens American College of Chest Physicians/Society of Critical Care Medicine Consensus Conference-definitioner giver en klinisk guide til at identificere patienter, der har SS, foreslår vi at udvikle en hurtig, point-of-care (POC) IVD til tidlig diagnose af SS. Grundlaget for den foreslåede IVD vil være måling af adskillige værtsrespons plasmaproteiner. Når den udføres hos patienter på det tidligste stadie af sepsis, vil denne test have prognostisk værdi og hurtigt identificere patienter, som vil have dårlige resultater eller komplicerede forløb.

Tilgængeligheden af ​​denne IVD vil muliggøre patientvalg til passende disposition, såsom intensivafdelingen (ICU), og brug af medicinske terapier, såsom tidlig målrettet terapi (EGDT), og derved reducere dødeligheden og øge effektiviteten af ​​ressourceallokeringen. Der findes en betydelig litteratur om ændringer i værtsplasmaprotein under sepsis. Desuden har vi i foreløbige undersøgelser, der måler mere end 100 værtsproteiner i blod fra over 300 patienter med SS, identificeret en række kandidat-biomarkører for SS. Vi foreslår at inventere, replikere og validere anvendeligheden af ​​disse biomarkører af SS, og at identificere nye plasma biomarkører af SS, gennem litteraturgennemgang og en prospektiv klinisk undersøgelse, der anvender 2 proteomiske teknologier (massespektrometri og multipleksede immunoassays), massespektrometri-baseret plasma metabolomics og sekventering af mRNA afledt af perifere blodlymfocytter. Vi har til hensigt at indskrive 1200 patienter med sepsis (evidens for infektion og 2 eller flere kriterier for systemisk inflammatorisk respons syndrom, SIRS) på 3 amerikanske tertiære hospitaler og akutafdelinger (ED), og at overvåge deres forløb både ved etablerede kliniske sværhedsindekser (Acute Physiology and Chronic Health Evaluation [APACHE II] og Pneumonia Patient Outcomes Research Team [PORT]scores og metaboliske endepunkter såsom laktat, basedeficit og pH) og konstatering af komplicerende hændelser (såsom SS, septisk shock, akut nyresvigt (ARF), akut respiratorisk distress syndrom (ARDS), spredt intravaskulær koagulopati (DIC) og død). Det forventes, at ca. 60 % af patienterne vil udvikle SS.

Data vil blive lagret i et anonymiseret, krypteret, webbaseret patientregister. Bivariable analyser vil blive udført for at identificere og validere biomarkørforskelle mellem grupper. Desuden har vi til hensigt at udføre prædiktiv modellering ved hjælp af multivariable analyser af de validerede biomarkører og udlede et biomarkørpanel og algoritme til tidlig diagnose af SS. Den prædiktive værdi af biomarkørpanelet til tidlig diagnose af SS vil blive sammenlignet med etablerede prognostiske indekser, såsom metaboliske endepunkter og APACHE II-score. Nye biomarkører for alvorlig CAP vil blive identificeret ved massespektrometri af patient-EDTA-plasmaprøver. Med forbehold for tilgængeligheden af ​​multipleksede immunoassays, vil nogle af disse biomarkører blive replikeret ved immunoassay i de samme prøver.

I løbet af tildelingsperioden vil der blive udviklet en plan for IVD-udvikling af biomarkørpanelet til tidlig diagnose af SS. Dette forventes at involvere assayoptimering og overførsel til en eksisterende, valideret IVD-platform, FDA-regulerede IVD-udviklingsprocesser og inkorporering af IVD i en intensiv behandlingsalgoritme. Den foreslåede IVD vil være et oligoplex-assay udført på en enkelt blodprøve ved hjælp af immunoassays på en etableret diagnostisk platform med tid til det første resultat på mindre end 30 minutter og i stand til at blive brugt i en POC-indstilling, såsom en ED eller ICU.

Specifikt mål 2: Biomarkørudvikling for tidlig differentiering af dårligt resultat i CAP Komplikationer af CAP, herunder respirationssvigt, andre organsystemsvigt og svær sepsis, er væsentlige determinanter for morbiditet og dødelighed. På tidspunktet for præsentation med CAP er nøjagtig identifikation af patienter, som vil have et kompliceret forløb eller dårligt resultat, afgørende for effektiv behandling og positivt resultat. Parallelt med Specifikt Mål 1 foreslår vi at identificere biomarkører for tidlig diagnose/prognose af dårligt resultat hos patienter med CAP ("svær CAP"). Biomarkørerne vil være flere, værtsrespons, plasmaproteiner, der adskiller mild og svær CAP. Tidlig diagnosticering af svær CAP vil muliggøre patientudvælgelse til hospitalsindlæggelse og derved reducere dødeligheden og øge effektiviteten af ​​ressourceallokeringen.

Det forventes, at ca. 33 % af de patienter, der er inkluderet i det specifikke mål 1 kliniske studie (evidens for infektion og to eller flere SIRS-kriterier) vil have CAP som den underliggende infektion, der forårsager sepsis. Endvidere forventes det, at ca. 25 % af disse CAP-patienter vil udvikle svær CAP. Specifikt mål 2 foreslår en sekundær, separat analyse af alle patienter, der er indskrevet i det specifikke mål 1 kliniske studie, som har CAP for at identificere biomarkører til tidlig diagnose af svær CAP. Vi foreslår at inventere eksisterende kandidatbiomarkører for alvorlig CAP gennem litteraturgennemgang. Desuden foreslår vi at validere anvendeligheden af ​​nogle af disse biomarkører og at identificere en række nye biomarkører for svær CAP gennem analyse af undergruppen af ​​patienter i den prospektive kliniske undersøgelse, som har CAP og anvender 2 proteomiske teknologier (massespektrometri og multiplekset) immunoassays), massespektrometri-baseret plasmametabolomi og sekventering af mRNA afledt af perifere blodlymfocytter. Bivariable analyser vil blive udført for at identificere plasma biomarkør forskelle mellem mild og svær CAP. Multivariable analyser vil blive udført for at udlede et plasma biomarkørpanel og algoritme til tidlig diagnose af svær CAP. Biomarkørpanelet for tidlig diagnose af svær CAP vil blive sammenlignet med etablerede prognostiske indekser, såsom PORT-score. Nye biomarkører for alvorlig CAP vil blive identificeret ved massespektrometri af patient-EDTA-plasmaprøver.

Med forbehold for tilgængeligheden af ​​multipleksede immunoassays, vil nogle af disse biomarkører blive replikeret ved immunoassay i de samme prøver.

I løbet af tildelingsperioden vil der blive udviklet en plan for panelvalidering og IVD-udvikling til tidlig diagnose af svær CAP. Sidstnævnte forventes at involvere assayoptimering og overførsel til en eksisterende, valideret IVD-platform, FDA-regulerede IVD-udviklingsprocesser og inkorporering af IVD i en intensiv behandlingsalgoritme. Den foreslåede IVD vil være et oligoplex-assay udført på en enkelt blodprøve ved hjælp af immunoassays på en etableret diagnostisk platform med tid til det første resultat på mindre end 30 minutter og i stand til at blive brugt i en POC-indstilling, såsom en ED eller ICU. Dette forventes at være en produktlinjeudvidelse af SS IVD.

Specifikt mål 3: Udvikling af biomarkører til tidlig differentiering af sepsis og CAP patogener I øjeblikket er initial antimikrobiel behandling af sepsis og CAP empirisk. Almindelige ætiologiske stoffer i sepsis er gram-positive bakterier (Staphylococcus spp. og Streptococcus spp.), gramnegative bakterier (f.eks. Escherichia coli, Klebsiella spp. og Enterobacter spp.) og svampe (Candida spp.). Almindelige ætiologiske agenser i CAP er Streptococcus pneumoniae, Legionella pneumophila, Mycoplasma spp. og vira. Evnen til at skelne mellem disse patogener på tidspunktet for præsentation af sepsis eller CAP ville potentielt muliggøre mere målrettet snarere end bredspektret initial terapi. Tidligere administration af passende antimikrobielle stoffer vil sænke omkostningerne til patientbehandling forbundet med ineffektiv terapi og mindske sandsynligheden for antibiotikaresistens. Vi foreslår at identificere værtsbiomarkører til tidlig differentiering af op til 4 almindelige ætiologiske stoffer i sepsis og CAP. Vores foreløbige undersøgelser har etableret proof-of-concept for differentiering mellem klasser af patogener i sepsis baseret på specifikke forskelle i opløselige værtsproteiner i en blodprøve. Baseret på vores foreløbige undersøgelser forventes det, at ca. 25 % af patienterne i det specifikke mål 1 kliniske studie vil have en positiv blodkultur. Mindst 33 af disse patienter forventes at have S. aureus bakteriæmi og 20 gram negativ bakteriæmi. Specifikt mål 3 foreslår at sammenligne plasmaprøver fra patienter med S. aureus og gramnegativ bakteriæmi for at identificere værtsbiomarkører for tidlig differentiering af specifikt klassemiddel i sepsis. Som i specifikke mål 1 og 2 foreslås bivariable og multivariable analyser af biomarkører for at udvikle et biomarkørpanel til tidlig differentiering af stafylokokker og gram-negativ sepsis. Lignende analyse foreslås for at differentiere CAP-patogener. Men i betragtning af fraværet af en højfølsom, guldstandardmetode til bestemmelse af kausalt patogen i CAP, foreslår Specifikt mål 3 det mere konservative mål at differentiere pneumokok CAP fra atypisk CAP baseret på kvantitative forskelle i værtsblodbiomarkører. Pneumokok-CAP-gruppen vil blive udvalgt fra det kliniske undersøgelsesdatasæt baseret på strenge kriterier: S. pneumoniae fra blod- eller sputumkultur eller påvisning af pneumokokantigen i urin, kliniske tegn på CAP og typisk (lobar konsolidering) røntgenbillede af thorax. Ikke-pneumokok CAP-gruppen vil blive bestemt af negative pneumokokkulturer og urinantigen, kliniske beviser for CAP og et atypisk røntgenbillede af thorax. Det forventes, at mindst 20 patienter (15 % af de 133 med CAP) vil have bekræftet pneumokok CAP og 40 patienter (30 %) atypisk, ikke-pneumokok CAP. Biomarkører til differentiering af bl.a. S. aureus bakteriæmi fra gramnegativ bakteriæmi, og ii. pneumokok-CAP fra atypisk CAP, vil blive identificeret ved massespektrometri af patient-EDTA-plasmaprøver. Med forbehold for tilgængeligheden af ​​multipleksede immunoassays, vil nogle af disse biomarkører blive replikeret ved immunoassay i de samme prøver. Det skal bemærkes, at givet en budgetpålagt reduktion i patientindskrivning på en tredjedel i forhold til det oprindeligt foreslåede, er vi usikre på, at tilstrækkeligt mange patienter vil blive indskrevet til, at alle Specifikke Mål 3-analyser er meningsfulde. Vi foreslår at evaluere gruppestørrelserne af tilmeldte patienter efter specifik klassemiddel for at vælge to specifikke sammenligninger mellem sepsis og CAP-patogener, der er af tilstrækkelig størrelse til at tillade meningsfuld analyse.

Validering og udvikling af disse biomarkører til biomarkørpaneler og hurtige, POC, IVD til tidlig differentiering af patogen i sepsis og CAP er tilsigtet, men er uden for rammerne af dette forslag. En produktlinjeudvidelse af SS IVD er forudset. Ligesom testen for tidlig diagnose af SS, vil IVD(erne) til tidlig differentiering af CAP- og sepsis-patogener være oligoplex-assay(s) udført på enkeltblodprøve(r) ved hjælp af immunoassays eller andre analytassays.