Atrielle vedhængsmikrografttransplantationer for at hjælpe hjertereparation efter hjertekirurgi (AAMS2)

BAGGRUND OG BETYDNING

På verdensplan dør hvert år 17,9 millioner mennesker af hjerte-kar-sygdomme. Iskæmisk hjertesygdom (IHD) er årsagen i halvdelen af ​​disse tilfælde, hvilket gør den til den globale førende enkeltdødsårsag [GBD 2017]. Mens 126,5 millioner patienter lider af IHD på verdensplan, er 30,3 millioner patienter i Europa ramt [Timmis 2018].

IHD er kendetegnet ved progressivt forstørrede aterosklerotiske koronare plaques. Disse sygdomshotspots driver ikke kun myokardiehypoxi, kardiomyocytdvale, apoptose og interstitiel fibrose, men er tilbøjelige til erosion og ruptur. Plaqueruptur aktiverer kraftigt det hæmostatiske system, hvilket resulterer i trombotisk koronarokklusion, myokardieinfarkt (MI) og død af hjertevæv. På grund af forbedret akut behandling overlever patienterne i stigende grad den akutte fase, og skadestedet bliver til sidst erstattet af et ar, der typisk begrænser fyldningen og pumpningen af ​​hjertet [Cohn 2000]. Afhængig af omfanget af skaden og det resulterende ar, fører den øgede arbejdsbyrde til sidst til uønsket remodeling og fremkomsten af ​​hjertesvigt (HF), et irreversibelt og invaliderende klinisk syndrom med dårlig prognose [Taylor 2017, Cohn 2000]. HF på grund af en iskæmisk ætiologi er blevet rapporteret at variere fra 29 % til 45 % [Groenewegen 2020]. For eksempel tyder en nylig meta-analyse på, at "alle-type" HF-prævalensen, inklusive de tidligere uerkendte tilfælde via befolkningsbaseret ekkokardiografisk screening, er så høj som 11,8% blandt den generelle befolkning over 65 år [van Riet 2016].

CABG-kirurgi er den foretrukne revaskulariseringsmetode for patienter med svært fremskreden IHD [Rihal 2003]. I Europa blev der udført mere end 245.000 CABG-operationer i 2016 [Eurostat 2015]. Uanset alder har CABG-kirurgi vist sig at have en samlet gavnlig effekt på iskæmiske symptomer og dødelighed [Freitas 2019].

Hjerteheling ved regenerering i stedet for ardannelse kunne vippe IHD med dens komplikationer mod en stadig mere håndterbar, endda helbredelig, sygdom. Mens nogle hvirveldyrs hjerter heler ved regenerering gennem hele deres levetid, er denne kapacitet hos gnavere begrænset til den første uge af livet [Cutie 2021]. Meget tidligt i livet synes også det menneskelige hjerte at have kapacitet til at regenerere efter iskæmi [Haubner 2016].

Det har vist sig kompliceret at aktivere kardial regenerativ reparation i et voksent menneskes hjerte. Mange stam-, progenitor- og differentierede celler er blevet testet i denne henseende [Cambria 2017]. Selvom disse undersøgelser har givet lovende resultater, forbliver terapierne komplekse og dyre, hvilket understreger behovet for mere klinisk ligetil tilgange. Celler afledt af atrielle vedhæng har vist sig at være i stand til at stimulere regenerativ hjerteheling i forbindelse med iskæmisk hjerteskade [Koninckx 2013, Detert 2018, Evens 2021]. Som positioneret af European Society of Cardiology fremhæves mange vævsmanipulerede tilgange, herunder epicardial extracellular matrix (ECM) patchtransplantation, som lovende fremtidige behandlinger for iskæmisk HF [Madonna 2019]. Disse tilgange kunne forbedre den lokale persistens og levedygtighed af de co-transplanterede celler - en stor hindring identificeret i tidligere undersøgelser.

GENEREL KONCEPT

Vi bruger patientens eget hjertevæv fra højre atrielle vedhæng til terapi. Hverken venstre eller højre atrielle vedhæng (henholdsvis LAA og RAA) bidrager direkte til hjertets pumpefunktion. Et stykke af RAA kan høstes sikkert ved indsættelse af højre atriekanyle under opsætningen af ​​hjerte- og lungemaskinen i begyndelsen af ​​CABG [Lampinen 2017, Nummi 2017, Nummi 2021]. I AAMS2-forsøget bruges et stykke af RAA-vævet som epikardialt transplanterede, patch-indkapslede og mekanisk udvidede atrielle appendage-mikrotransplantater (AAM'er). Denne terapi kan administreres under en enkelt CABG-operation.

TIDLIGERE RESULTATER

I en præklinisk musemodel af MI og HF blev virkningerne af epicardiale AAMs-plastre sammenlignet med acellulære ECM-plastre. Resultaterne viste myokardievævsbeskyttelse, svækket ardannelse og bevaret hjertefunktion [Xie 2020]. Endvidere demonstrerede massespektrometri-baseret kvantitativ proteomik udbredte regenerative og kardiobeskyttende virkninger i myokardiet, herunder nedsat oxidativt stress og AAMs-medieret induktion af myokardieglykolytisk metabolisme, en proces forbundet med en øget regenerativ kapacitet af myokardium [28, 17ka, 28, 17ka, Kimura 2015, Puente 2014].

AAMs-plasterbehandlingen er gået videre til klinisk brug. Efter den første-i-mand-anvendelse af AAM'er [Nummi 2019] blev sikkerheden og gennemførligheden af ​​epicardial AAMs transplantation under CABG for nylig bekræftet [Nummi 2021]. Da denne undersøgelse desuden antydede øget tykkelse af det levedygtige myokardium i arzonen, gav det den første indikation af terapeutisk fordel [Nummi 2021].

MÅL OG OVERBLIK

Dette AAMS2 randomiserede dobbeltblindede og kontrollerede forsøg evaluerer effekten af ​​epikardialt transplanterede AAM'er som en adjuverende terapi til CABG-kirurgi. Forsøgets primære endepunkter er ændringer i hjertefunktion og -struktur som evalueret ved hjælp af sen gadoliniumforstærkende hjertemagnetisk resonansbilleddannelse (LGE-CMRI) ved 6-måneders opfølgning efter operation sammenlignet med præoperativ LGE-CMRI.

Forsøget indrullerer 50 patienter i et 1:1 gruppetildelingsforhold til undersøgelsesgrupperne (CABG eller AAMs plaster med CABG). Autologt RAA-væv høstes fra RAA under CABG fra alle deltagere, og baseret på randomisering bliver stykket af RAA-væv enten behandlet til AAM'er perioperativt eller kryolagret til biokemiske analyser. AAM'erne, indlejret i fibrinmatrixgel, anbringes på et ECM-ark, som derefter sys epikardialt på plads. For at udpege det iskæmiske arområde som det epikardiale transplantationssted, udføres LGE-CMRI præoperativt. Undersøgelsesblodprøver udtages præoperativt såvel som ved 3- og 6-måneders opfølgning efter operationen. Transthorax ekkokardiografi (TTE), LGE-CMRI, symptomskaleringsmålinger og 6-minutters gangtest (6MWT) udføres præoperativt og ved 6-måneders opfølgning.

METODER

1. Patientudvælgelse, tilmelding, etik og tidslinje - Patienterne, der opfylder kriterierne for berettigelse og udelukkelse, som vurderet af en kardiolog, er udvalgt fra hospitalets liste over elektive hjerteoperationer. Patienternes medicinering er optimeret efter gældende retningslinjer af den behandlende kardiolog. Den sædvanlige ventetid på listen ligger mellem 2 og 8 uger. Denne tid tillader medicinændringer at træde i kraft før operationen. Senere indkaldes de rekrutterede patienter til et klinisk kontrolbesøg (betegnet som 3-måneders opfølgning) og et dedikeret forsøgsbesøg (6-8 måneder postoperativt, betegnet som 6-måneders opfølgning).

   Alle patienter får information, der beskriver forsøget. Før et forsøgsperson gennemgår en undersøgelsesprocedure, vil der blive gennemført en informeret samtykkediskussion, og der kræves skriftligt informeret samtykke til at deltage. Forsøget vil blive gennemført efter Helsinki-erklæringen om etiske principper for medicinsk forskning, der involverer mennesker [World Medical Association 2013]. Undersøgelsen er godkendt af den etiske komité for hospitalsdistriktet i Helsinki og Uusimaa (HUS; Dnr. HUS/12322/2022). Den estimerede start af patientrekruttering er december 2022 med en estimeret fuldendelsesdato for undersøgelsen i december 2025. Deltageren udelukkes fra forsøget (screeningsfejl), hvis der efter optimering af medicin ikke kan identificeres et synligt ar og venstre ventrikel ejektionsfraktion (LVEF) er ≥50 % i præoperativ LGE-CMRI. Dette gælder også, hvis LGE-CMRI ikke er blevet udført før CABG.

2. Endpoints-Forsøgets endepunkter er angivet i et separat afsnit. De primære endepunkter fokuserer på ændringer i hjertefibrose som vurderet ved LGE-CMRI og cirkulerende niveauer af N-terminalt prohormon af hjernens natriuretiske peptid (NT-proBNP). De sekundære endepunkter fokuserer på andre effektparametre såvel som både sikkerhed og gennemførlighed af behandlingen.
3. Randomisering og blinding-Patienter randomiseres til CABG- eller AAMs-grupper ved hjælp af kønsstratificeret blokrandomisering via det åbent tilgængelige onlineværktøj på www.sealedenvelope.com med blokstørrelse 2 og 4, og lagdeling efter køn (hun, han). Randomisering udføres af Helsinki Universitet (ansvarlig docent Esko Kankuri). Løbenummererede forseglede kuverter med de randomiserede allokeringsoplysninger udleveres til undersøgelsessygeplejersken, som åbner hver respektive kuvert ved begyndelsen af ​​hver patients operation. Studiesygeplejersken overvåger tildelingen på en dobbeltblindet måde, hvor patienten og den vurderende kardiolog og radiologer forbliver blinde for studiegruppetildelingen. I betragtning af behandlingens karakter (transplantation vs. ingen transplantation) er det umuligt at blinde operationskirurgen eller undersøgelsessygeplejersken for tildelingerne. Alle LGE-CMRI- og TTE-målinger samt laboratorieanalyser udføres af forskere, der er blindet for gruppetildelingerne.
4. Forberedelse og administration af mikrotransplantater for atrielt vedhæng - Et stykke af RAA høstes i begyndelsen af ​​hjertekirurgi ved højre atriel kanylering. RAA-vævet vejes og bearbejdes mekanisk til mikrotransplantater som tidligere beskrevet [Lampinen 2017, Nummi 2017, Nummi 2021] ved at bruge Rigeneracon-bladet (Rigenera-system, HBW s.r.l., Torino, Italien). Dedikerede CE-mærkede instrumenteringssæt til støtte for vævsbehandling i operationsstuen fås fra EpiHeart Oy (Helsinki, Finland). Mikrotransplantaterne spredes på et perikardielt matrixark (Equine Pericardium Patch, Autotissue GmbH, Berlin, Tyskland) og er indlejret i en lille mængde fortyndet fibrinvævslim (Tisseel, Baxter AG, Wien, Østrig). AAMs-plasteret holdes afkølet (+6 - +8C), tildækket og sterilt, når man venter på transplantation.
5. Generel databeskyttelsesforordning – De data, der indsamles under forsøget, vil opfylde EU-reglerne for beskyttelse af personlige helbredsdata, herunder General Data Protection Regulation (GDPR).
6. Blodprøver - En blodprøve til NT-pro-BNP-måling, en guldstandard biomarkør til HF-evaluering [McKie 2016], udtages præoperativt og ved både 3-måneders og 6-måneders opfølgninger. Derudover vurderer AAMS2-forsøget blod-, plasma- og RAA-vævsprøver for deres indeholdte RNA-transkripter med et nyt fokus på deres post-transkriptionelle modifikationer, som tidligere beskrevet [Sikorski 2021, Sikorski 2022]. Men for at sikre tilstrækkeligt udbytte af nativt RNA, i stedet for at indsamle 3 mL x 5 TEMPUS(TM) RNA-stabiliseret blod pr. besøg, opsamles 3 mL x 8. Disse modifikationer omfatter en biologisk grænse inden for genetik, der afslører en vigtig bidragyder og regulator af mange cellulære funktioner og patofysiologiske tilstande, også IHD og iskæmisk HF [Qin 2021, Sikorski 2022]. Da oplysningerne vedrørende blodepitranskriptomik i human IHD og HF forbliver sparsomme [Sikorski 2022], sigter AAMS2-forsøget på at give indsigt i de AAMs-behandlingsinducerede ændringer i blodepitranskriptomerne. Især er fokus på de to mest almindelige modifikationer, N6-methyladenosin (m6A) og adenosin-til-inosin (A-til-I) redigering.
7. RAA-vævsprøver - Det fjernede stykke RAA-væv fra kontrolgruppen opsamles som en prøve til biokemiske analyser. Stykket af RAA-væv vil blive delt i to og opbevaret (RNAlater eller formaldehyd-ethanol) til efterfølgende epitranscriptomics-målrettede evalueringer som tidligere beskrevet [Sikorski 2021].
8. Ekkokardiografi-Alle deltagere vurderes med elektrokardiogram og TTE præoperativt og ved 6 måneders opfølgning postoperativt. TTE-optagelserne udføres hos udpegede kardiologer. Disse optagelser omfatter både anatomiske og funktionelle vurderinger af ventrikler, atrier og ventiler. Et særligt fokus gives under præoperativ TTE, forud for den ovenfor beskrevne RAA-prøveindsamling for AAM'er, på de atrielle vedhæng og atrierne, der egner sig til anatomisk karakterisering. Desuden registreres tilstedeværelsen eller fraværet af perikardiel effusion, trombe og aneurisme. Perfusionsanæstesiolog vil udføre transesophageal ekkokardiografi (TEE) på operationsstuen under anæstesi for at evaluere både venstre og højre atrielle vedhæng for blodgennemstrømningshastigheder, mulig slam og trombe før CABG.
9. Late gadolinium enhancement cardiac magnetic resonance imaging (LGE-CMRI)-En helkrops 1,5-T MR-scanner (Siemens Sola eller Avanto-fit, Siemens AG, Erlangen, Tyskland) bruges til LGE-CMRI billedoptagelse. Hjertets struktur og funktion evalueres med en standardiseret LGE-CMRI protokol ved hjælp af elektrokardiogram og respiratorisk gating. Kortaksede cine-billeder bruges til venstre og højre ventrikulære volumetriske målinger. Myokardiekontraktilitet evalueres ved hjælp af longitudinelle, perifere og radiale belastningsmålinger fra kort- og langaksede filmbilleder. LGE vurderes til at måle infarktvolumen og -masse ved hjælp af 5-SD semiautomatic gain-estimat, som tidligere foreslået for semiautomatisk tærskelværdi for infarktdetektion [Schulz-Menger 2020]. Billedefterbehandling udføres med Medis Suite-software (Medis Medical Imaging Systems, Leiden, Holland) med QMass- og QStrain-applikationer.
10. Livskvalitetsvurdering - Sundhedsrelateret livskvalitet (HRQoL) måles ved hjælp af RAND36 (SF36) kortformular spørgeskema [Hays 2001]. Spørgeskemaet er standardiseret med specificerede middel- og standardafvigelsesværdier for otte dimensioner, der spænder fra fysisk funktionsevne og subjektiv følelse af vitalitet og sundhed til kropslige smerter. De opnåede score sammenlignes med en finsk kohorte med enhver kronisk sygdom. Desuden udføres en forsøgspersons symptomevaluering for de to kardinalsymptomer på IHD og HF, angina pectoris og anstrengelsesdyspnø, med standardiserede klassifikationssystemer udviklet af henholdsvis Canadian Cardiovascular Society (CCS) og New York Heart Association (NYHA). Campeau 1976, Russell 2009]. Endelig vurderes en seks-minutters gåtest (6MWT) for at opnå objektive sygelighedsmål [Bittner 1993]. Alle disse parametre vurderes både præoperativt og ved det 6-måneders opfølgningsbesøg postoperativt. NYHA- og CCS-klasser registreres også ved 3-måneders klinisk opfølgning.
11. Statistiske analyser-Power analyse blev udført ved hjælp af SAS 9.4 TS Level 1M4 software (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA), POWER Procedure Wilcoxon-Mann-Whitney Test med de faste scenarieelementer O'Brien-Castelloe tilnærmelsesmetode og tosidet statistisk evaluering. Strømanalyseprøvedata blev afledt af det tidligere åbne AAM-forsøg [Nummi 2021]. Med en samlet stikprøvestørrelse på 50 (to grupper, gruppestørrelse 25, fordeling 1:1) giver disse parametre en styrke på mere end 80 % ved en α på 0,05. Sammenligninger mellem grupper vil blive udført med Mann Whitney U-testen. Ordinalvariable testes med Chi-Square-testen. Flere sammenligninger korrigeres med Bonferroni-metoden, signifikante fund testes yderligere gruppevis ved hjælp af Mann Whitney U-testen. Livskvalitetsdata præsenteres som middel og analyseres med den uafhængige sample t-test (tosidet). Analyser udføres med IBM SPSS Statistics 27-programmet (IBM Corp., Armonk, NY) eller tilsvarende. Dataene kan analyseres og publiceres i faser under forsøget.
12. Dataindsamling præoperativt og postoperativt under opfølgning-Kliniske, laboratorie- og lægemiddelbehandlingsdata indsamles til hospitalets elektroniske sundhedsjournaler. Efter udskrivelse og under opfølgning kan patienter besøge det primære sundhedsvæsen. Ethvert besøg relateret til operationen eller deres kardiovaskulære systemtilstand samt ændringer i lægemiddelbehandling indsamles af undersøgelsens efterforskere. Disse data gemmes pseudonymiseret med de øvrige data fra den pågældende patient.

13. Datalagring, styring og deling-De producerede data lagres på netværksharddiskene på HUS og UH under analyser samt på serverne i CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. (Finland) specielt designet til følsom datalagring, alle med automatiseret sikkerhedskopiering. Direkte identificerende patientdata med tilhørende pseudonymiseringsnøgler og randomiseringskoder gemmes i et nøgleregister placeret i de sikre hospitalssystemer med automatiseret backup og adgangskontrol. Tiltrædelsen til registrene styres via rollebaserede tiltrædelsesrettigheder, og kun de forskere, der er angivet i registerbeskrivelsen godkendt af HUS Etikkomité, har adgang til dataene heri. PI-forsker docent Pasi Karjalainen er ansvarlig for nøgleregistret og dets indhold.

    Deltagernes TTE-data tilgås via IntelliSpace-software (Philips, Holland), der i sidste ende lagres på Microsoft® Azure Cloud, som opfylder retningslinjerne for HUS-datasikkerhed. LGE-CMRI data og rapporter gemmes til digitalt HUS billedarkivering og kommunikationssystem (PACS). Når det er nødvendigt, overføres LGE-CMRI-dataene internt mellem HUS Medical Imaging Centers servere for at muliggøre billedanalyse med passende CMR-software. Sagsindberetningsformater opbevares både fysisk i HUS-lokalerne med adgangskontrol og elektronisk i forskningsregistret.

    Tilslutningerne til forskningsregistret styres via rollebaserede tiltrædelsesrettigheder, og kun de forskerholdsmedlemmer, som enkeltvis er angivet i registerbeskrivelsesdokumentet, godkendt af HUS Etikkomité, kan få adgang til dataene heri. Alle arbejdsstationer, netværksdrev og servere er beskyttet med adgangskode.

    Før enhver deling af pseudonymiserede data med de akademiske studiesamarbejdspartnere inden for eller uden for EU finder sted, uanset om det er udført via CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. (Finland) servere eller med stærk adgangskodebeskyttede harddiske, der transporteres af enten officiel kurer fra Helsinki Universitet eller Helsinki Universitetshospital, den ansvarlige samarbejdende videnskabsmand eller repræsentanten for den tilknyttede institution vil underskrive Material Transfer Agreement (MTA). Disse MTA'er vil bruge EU-kommissionens Standard Contractual Clauses (SCC'er) til at beskytte adgangen, dvs. overførsel, af de pseudonymiserede data. Desuden vil alt personale, der håndterer pseudonymiserede data, blive forpligtet til at underskrive en officiel HUS-hemmeligheds- og datasikkerhedsforpligtelse. Desuden er CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. kræver sin egen datahemmelighedshåndteringsaftale for hver samarbejdspartner til at underskrive før adgang til de pseudonymiserede data.

    Principielt vil de producerede data med pseudonymer efter den aktive fase af forsøget blive lagret på serverne hos det finske IT Center for Science CSC (SD-Apply) i 15 år (2040). Herefter anonymiseres dataene ved at slette alle pseudonymer og kureres på ubestemt tid. En særskilt dataadgangskomité vil overvåge genbrugen af ​​de lagrede data. Også sekventeringsdatasættene med anonymiserede metadata på gruppeniveau kan gøres tilgængelige ved offentliggørelse via upload til depoter såsom European Nucleotide Archive (ENA) fra European Molecular Biology Laboratory European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI, Cambridge, UK) eller Gene Expression Omnibus (GEO) funktionelt genomisk databaselager (National Center for Biotechnology Information NCBI, Bethesda, MD, USA).

14. Forsøgsovervågning - AAMS2-forsøget vil blive overvåget eksternt af det kliniske forskningsinstitut, Helsinki Universitetscentralhospital (HUCH) eller tilsvarende overvågningstjenesteudbyder for at sikre forsøgspersonernes rettigheder, sikkerhed og velvære. En detaljeret monitoreringsplan vil blive udarbejdet med tjenesteudbyderen og forskningsgruppen, før en patient rekrutteres til undersøgelsen.
15. Forskerhold - AAMS2-forsøget udføres i samarbejde med HUS hjerte- og lungecenter (PI-docent Pasi Karjalainen og co-PI Antti Vento MD PhD) og University of Helsinki (docent Esko Kankuri MD PhD). Studiesygeplejersken overvåger og organiserer sammen med PI patientscreening, rekruttering, information og kontakt (via telefon eller mail), perioperativ AAMs behandling og reservation af kontrolbesøg. Desuden organiserer studiesygeplejersken studieprøvelogistik i samarbejde med forskere fra Helsinki Universitet. Randomisering udføres ved Helsinki Universitet. CABG-kirurgien og påføringen af ​​AAMs plaster udføres af HUS hjerte- og lungecenter. LGE-CMRI billeddannelse og analyser udføres af HUS Institut for Radiologi og Universitetet i Helsinki. Patientscreeningen, rekrutteringen samt både præoperative og postoperative kliniske besøg, som omfatter TTE-optagelser, og klinisk evaluering udføres af Hjerteenheden, HUS Hjerte- og Lungecenter. En hjerteanæstesilæge vil foretage registrering af vigtige postoperative parametre. Analyse af epitranskriptomiske og andre biomarkører er organiseret af Helsinki Universitet, Det Medicinske Fakultet, Institut for Farmakologi.