Validering af molekylære og proteinbiomarkører i sepsis (VAMp-sepsis)

Sepsis, defineret som livstruende organsvigt som følge af et dysreguleret værtsrespons på infektion, er fortsat en førende dødsårsag hos kritisk syge patienter og er blevet inkluderet som en sundhedsprioritet i en WHO-resolution fra 2017. Diagnosticering af denne lidelse er udfordrende, fordi de kliniske tegn og symptomer på systemisk inflammation i sepsis overlapper med ikke-infektiøse kritiske tilstande, dvs. alvorligt inflammatorisk responssyndrom (SIRS), f.eks. hjertestop og forbrændinger. Tidlig og nøjagtig diagnose af sepsis er afgørende for at forbedre patientresultater og reducere antibiotikaforbrug. Forsinkelser i antibiotikaadministration er forbundet med værre resultater; dog paradoksalt nok øger vilkårlig ordination af antibiotika til patienter uden bakterielle infektioner både morbiditetsraten og antimikrobiel resistens. Andelen af ​​uhensigtsmæssige antibiotikaordinationer i hospitalsmiljøet anslås til 30 til 50 % og ville blive reduceret ved adgang til forbedrede diagnostiske tests.

Der er i øjeblikket ingen laboratorietest af guldstandard, der bredt kan bestemme tilstedeværelsen og typen af ​​infektion. Selvom ny polymerasekædereaktion (PCR)-baseret molekylær diagnostik kan profilere patogener direkte fra blodkultur, lider de af følsomhedsproblemer på grund af afhængighed af et tilstrækkeligt antal patogener i blodprøven. De er også begrænset til påvisning af en adskilt række patogener. Som følge heraf er der et stigende fokus på molekylær diagnostik, der profilerer værtens immunrespons. Nuværende sepsis-grupperinger er baseret på kliniske kriterier såsom tilstedeværelsen af ​​shock, infektionskilde eller organsvigt, men sådanne grupperinger repræsenterer muligvis ikke den underliggende biologi, der driver værtsresponsen. De har heller ikke formået at matche patienter tilstrækkeligt til nye indgreb. Hvis heterogeniteten af ​​sepsis virkelig afspejler heterogenitet i værtsresponsen, vil karakterisering af disse underliggende værtsresponstyper være fundamental for at muliggøre præcisionsbehandling af sepsis.

I et tidligere multicenter, klinisk-temporalt studie i tre kohorter af patienter indlagt på intensiv klinisk afdeling (ICU); (i) hjertestop uden for hospitalet (n=36 - SIRS-gruppe)) (ii) pulmonal sepsis (n=84) (iii) abdominal sepsis (n=64) og 30 raske kontroller, validerede potentielle værtsimmunbiomarkører. Ved at bruge 202 prøver fra disse kohorter udledte efterforskerne et sæt genbiomarkører, som kan identificere patienter med alvorlig inflammation og skelne sepsis fra ikke-inficeret inflammation på tværs af en bred vifte af kliniske tilstande. Andre biomarkører er blevet identificeret til brug til andre formål, f.eks. prognose/sværhedsgrad. Vores patent, der stammer fra dette arbejde, er blevet indgivet og er gået ind i PCT-stadiet. Fra disse patenterede markører er et sparsomt sæt af 17 gener blevet yderligere afgrænset, som er under yderligere evaluering. Et underpanel af to genenheder er blevet identificeret, som nøjagtigt kan detektere alvorlig inflammation ved hjælp af modtagerens operationskarakteristik/område under kurven (ROC) analyse med en værdi på ca. 0,98. Et panel på tre/fire genenheder er blevet identificeret for diskrimination af SIRS fra alle sepsistyper (ROC 0,89-0,92), alt afhængigt af indstillinger for følsomhed eller specificitetsområde.

Bedre diagnostik for sepsis-drevet inflammation er nødvendig i både indlagte og ambulante omgivelser. I ambulante omgivelser med lav skarphed, der bidrager med omkring 80 % af det samlede britiske antibiotikaforbrug, vil en simpel diagnostik til at skelne en septisk inflammatorisk proces fra en uskadelig, selvbegrænsende tilstand hjælpe med passende antimikrobiel brug, passende triage, undgå yderligere undersøgelser og passende eskalering/indlæggelser. I indstillinger med højere skarphed er årsager til ikke-infektiøs inflammation vigtige at udelukke; en beslutningsmodel for antibiotikaordination bør omfatte en ikke-inficeret, ikke-sund årsag. En pålidelig diagnostik, som vores, skal skelne mellem alle tre præsentationer: ikke-inficeret betændelse, sepsis og relativ sundhed. Det vil repræsentere en stor trin-ændring i tilvejebringelsen af ​​diagnostisk/stratificeringskapacitet, i høj grad forbedre beslutnings- og patientstyringsveje og potentielt reducere antibiotikaoverforbrug i det akutte medicinske og kritiske plejemiljø.

Disse biomarkører, når de er valideret i en uafhængig kohorte via qPCR for mRNA og deres tilsvarende proteiner, vil sammen med et ledsaget brugervenligt, klinisk orienteret scoringssystem repræsentere en komplet datapakke, som kan rulles ud internt, med forbehold for den relevante yderligere akkreditering og/eller udnyttet til udvikling af point-of-care-enheder af kommercielle partnere. Denne sidstnævnte mulighed kan vise sig at være nyttig til formidling af testen til andre patentegnede globale territorier.

Der er et presserende behov for at validere disse resultater på flere måder; Brug af en uafhængig patientkohorte, hvor laboratorieforskere er blindet over for de kliniske fænotyper hos de rekrutterede patienter, og klinikere ikke er opmærksomme på genekspressionsdataene.

Brug af en bioinformatisk tilgang til at validere resultaterne i allerede publicerede datasæt

Dette projekt vil bruge forskellige tilgange til at validere disse nye SIRS eller sepsis-associerede biomarkører identificeret af Artificial Neural Network (ANN) og parametrisk data mining af tidligere publicerede datasæt og yderligere valideret tidligere fra en tidligere velkarakteriseret klinisk kohorte;

1. Public Health England-laboratorier vil vurdere biomarkør-mRNA-ekspression ved hjælp af en qPCR-tilgang med RNA oprenset fra patient- og kontrolfuldblod
2. Public Health England og Cardiff laboratorier vil vurdere proteinbiomarkører ved hjælp af ELISA-assays
3. Proteomisk analyse af blod af eksterne samarbejdspartnere

Yderligere dataanalyse vil blive udført ved hjælp af ROC-kurveanalyse og aritmetiske algoritmer og/eller andre statistiske/bioinformatiske metoder. Vurdering af specificitet og sensitivitet og positive og negative prædiktive værdier ved hjælp af veletablerede metoder vil også blive udført for at evaluere ydeevnen af ​​biomarkørpanelerne i at skelne mellem patientkontrol- og sygdomsgrupper.