Serum og cellulære biomarkører for aortaklapstenose (AthenaValve)

Aflejringen af ​​calciumsalte i arterievæggen og hjerteklapperne er et almindeligt forekommende fænomen forbundet med stigende alder og forskellige patologiske faktorer. Et særligt tilfælde er forkalkning af aortaklappen, som er ledsaget af gradvis stenose, der fører til hjertesvigt. Som et resultat forårsager det betydelig morbiditet og en dramatisk stigning i dødeligheden, hvis den ikke behandles kirurgisk eller via transkateterintervention. Det påvirker cirka 2% af befolkningen over 65 år, hvilket er den tredje dødsårsag i denne befolkning. Det tæller omkring 100 operationer pr. 100.000 personår i dette årti, og 180.000 patienter hvert år er kandidater til perkutan aortaklapimplantation (TAVI) i USA, Canada og EU.

Karakteristisk for sygdommen er, at den forbliver selv i dag uden en diagnose på de kritiske tidlige stadier, og alle eksisterende terapier har ikke formået at bremse eller vende skaden, når den anvendes i de sidste stadier. Tidligere eksperimentelle undersøgelser tydede på, at eksisterende lægemidler kan være mere effektive, hvis de gives tidligt i sygdomsforløbet. På det tidspunkt, hvor aortastenosen bliver tydelig ved ekkokardiografi eller computertomografi (CT), er der allerede udviklet underliggende biokemiske og molekylære læsioner. Blandt aortaklapstenosepatienterne er det desuden ukendt, hvem der hurtigt vil udvikle sig til en dynamisk indsnævring af klappen, og tidligere forskningsstudier rapporterer signifikant forskellige progressionsrater blandt patienter, hvor ca. 20-25% viser mere end dobbelte rater. Akilleshælen i den terapeutiske behandling af patienter er således manglen på tidlig diagnose og prognose for sygdomsprogression.

Ved en kombination af patologiske virkninger af faktorer som hypertension, diabetes mellitus og dyslipidæmi hos patienter med en mulig genetisk disposition opstår en svækkelse af endotelets normale struktur og funktion, hvilket gradvist fører til sygdommen i det underliggende ventilvæv. Lokal acidose og ophobning af oxidative oxygenradikaler forårsager skade på membranfosfolipider, oxidation af kolesterol og proteiner, som mister deres normale kvartære struktur og nedbrydes. Den gradvise aflejring af fosfat- og calciumcarbonatsalte over de patologiske proteiner fører til forkalkning af ventilvævet. Intens inflammatorisk reaktion med aktivering af knoglemarv og infiltration af væv med immunkompetente celler ledsager skaden: makrofager, B- og T-lymfocytter, mastceller infiltrerer og bidrager aktivt til sygdommen. Inden for dette miljø fører inflammatoriske cytokiner udskilt fra de inflammatoriske celler til aktivering af embryonale cellebaner, der hjælper med at øge forkalkningen yderligere gennem omdannelsen af ​​residente fibroblaster til aktive osteoblaster, som aktivt afsætter calciumsalte gennem ekstracellulære vesikler.

I sygdommen er flere celletyper og fjerne organer involveret (lever - kolesterolmetabolisme, milt og knoglemarv - immunresponsaktivering), og skaden forventes at frigive fragmenter af biologiske og biokemiske stoffer i blodcirkulationen. Derfor forventes sygdommen at afspejle sig i ændringer i serumprotein. Det er muligt at påvise proteiner og metabolitter i blodserum hos passende udvalgte patienter, prospektivt tilmeldt og overvåget gennem forløbet af aortaklapstenose. En optimal undergruppebeskrivelse af patienter med hurtig eller langsom sygdomsprogression kan afsløre vigtig information til fremtidig klinisk diagnostisk og prognostisk brug. Desuden er sygdommen karakteriseret ved cellulær infiltration af en overflod af kendte og ukendte immunceller, der bidrager til sygdommen. Således kan opdagelsen af ​​nye cellulære fænotyper forbundet med sygdomsprogression hjælpe med at afgrænse vigtige kliniske aspekter.

Formålene med Athena Valve er:

(A) Indsamling af data om progression af forkalkning og aortaklapstenose, beskrivelse af subpopulationer med hurtig og langsom progression og registrering af kliniske hændelser.

(B) Den bioinformatiske analyse af data fra kombineret transkriptomik-metabolomik-proteomik af syge dyremodeller af aortaklapvæv i de tidlige, mellemliggende og sidste stadier, sammenlignet med eksisterende multi-omics-databaser for patienter, for at undersøge kandidatmolekyler - "drivere " af skaden med en årsagssammenhæng.

(C) Den differentielle proteomiske analyse af patienters seraprøver med alvorlig aortaklapstenose, retrospektivt defineret som hurtige versus langsomme sygdomsprogressorer og kontrolgruppe af individer uden aortaklapstenose og alvorlig forkalkning.

(D) Den differentielle metabolomiske analyse af patienters seraprøver med alvorlig aortaklapstenose, retrospektivt defineret som hurtige versus langsomme sygdomsprogressorer og kontrolgruppe af individer uden aortaklapstenose og alvorlig forkalkning.

(E) For at opnå den differentielle profil af cirkulerende immunceller blandt patienter.

(F) Den integrerede bioinformatiske dataanalyse af differentielt patientserumproteom og metabolom beriget med resultaterne af dyremodellen og eksisterende databaser fra andre patienter, for at bestemme de mest sandsynlige - kausalt relaterede molekyler med sygdomsprogression i et molekylært netværk.

(G) Udnyttelse af de mere vigtige proteinmål til udvikling af et nyt detektionsassay for multiple proteinmål i blodserum ved multiplex ELISA baseret på resultaterne af bioinformatikanalysen.

(H) Anvendelse af den nye assay multiplex ELISA i parrede serumprøver af patienter med moderat til svær aortastenose og kontrolgruppe af individer uden aortaklapstenose og alvorlig forkalkning, prospektivt tilmeldt og overvåget, indledende validering af analysen og gennemgang af dens diagnostiske ydeevne.

Kort metode:

To uafhængige kliniske kohorter vil levere nødvendige data og serumprøver. Den første, en retrospektiv kohorte af patienter med svær aortaklapstenose, vil definere serum, ekkokardiografiske og kliniske forskelle mellem undergrupper med forskellige progressionshastigheder. Den anden kohorte, prospektivt udviklet, vil bekræfte de retrospektivt opnåede kliniske og ekkokardiografiske data og give baseline og opfølgende målinger af aortaklapforkalkning (CT-calciumscore). Parrede baseline- og opfølgende serumprøver vil validere serummål fra den retrospektive kohorte. Patienterne vil blive vurderet med ekkokardiografi årligt og med opfølgende CT 2 og 5 år fra indskrivning.

Retrospektiv proteomik vil blive udført med ikke-målrettet væskekromatografi/massespektrometri (LC/MS) og metabolomik med ikke-målrettet væskekromatografi-tandem massespektrometri (LC-MS/MS) i seriel reaktionsovervågning (SRM) tilstand. Prospektiv proteomik og metabolomik vil være kvantitativ og målrettet. Blodprøver vil straks blive frosset og opbevaret til -80 C.

Desuden vil mononukleære celler fra perifert blod blive isoleret og kryokonserveret ved -80 C med differentiel densitetscentrifugering. Cellepopulationer vil blive analyseret ved hjælp af massecytometri, flowcytometri, cellesortering og molekylære metoder.

Til patofysiologisk berigelse vil en modificeret newzealandsk kaninmodel for aortastenose blive brugt i en longitudinel protokol for vævshøstning i den tidlige, mellemliggende og sene sygdom (svarende til inflammation - forkalkning og efterfølgende klapstenose).