Prænatale og obstetriske modereksponeringer og ISlet-autoantistoffer i det tidlige liv (PROMISE)

Vi vil sammensætte en prænatal kohorte, hvor afkommet har en førstegradsslægtning (FDR) med T1D (mor, far eller helsøskende). For at tilmelde tilstrækkelige deltagere gennemfører vi en multicenterundersøgelse på Barbara Davis Center for Diabetes (BDC) i Aurora, CO [koordineringscenter], Mt Sinai Hospital i New York, NY, Joslin Diabetes Center (JDC) i Boston, MA og Ohio State University (OSU) i Columbus, OH. Disse steder blev valgt på baggrund af en historie med succesfulde tidligere samarbejder, adgang til store etablerede populationer af mennesker med T1D (disse centre er nogle af de største i USA med hensyn til graviditetspleje for kvinder med T1D, og ​​har også voksne og pædiatriske klinikker), stedspecifikke forbindelser til obstetrisk praksis og en historie med succesfuld rekruttering til studiekohorter. Ud over de fire nævnte undersøgelsessteder har vi henvendt os til yderligere potentielle websteder for at sikre succes med rekruttering. Vi har identificeret et yderligere potentielt websted på Mayo Clinic College of Medicine under ledelse af Yogish Kudva, og dette websted er parat til at aktiveres, hvis rekruttering i det første år af bevillingen på de fire steder ikke lever op til forventningerne. Vores mål er at samle en graviditetskohorte på 800 i løbet af denne indledende finansieringsperiode og at tilmelde op til yderligere 1.200 i fase 2 og 3 (i alt N=2.000).

D. Beskrivelse, risici og begrundelse af procedurer og dataindsamlingsværktøjer:

Screenings- og samtykkeprocedurer: Deltagerne vil blive screenet, givet samtykke (tilgængelig gennem papir- og elektronisk samtykkeproces) og vil udfylde spørgeskemaer gennem en online database med elektroniske undersøgelsesfunktioner (REDCap), der er HIPAA-kompatibel og kan tilgås overalt med internetadgang. Om nødvendigt kan REDCap-adgang gives i klinikken ved hjælp af en tablet. Vi har med succes brugt REDCap-databasesystemet til adskillige undersøgelser, der involverer undersøgelsesindsamling, og har brugt online screenings- og samtykkeprocedurer i vid udstrækning i undersøgelser af voksne med T1D (inklusive gravide kvinder) under Covid-19-pandemien. Undersøgelsespersonale vil være tilgængelige for at gennemgå samtykkeformularen med potentielle deltagere over telefonen ved hjælp af en HIPAA-kompatibel videoplatform såsom Zoom eller personligt, afhængigt af omstændighederne. Screeningsspørgsmål vil omfatte historien om T1D hos den gravide kvinde eller far/søskende til fosteret, moderens alder og obstetrisk historie for den gravide kvinde, herunder aktuelle graviditetsdatoer (dato for sidste menstruation, forventet fødselsdato).

Tidsplan for besøg og prøvetagning: Studiebesøg og prøvetagning (tabel 2) vil blive planlagt på et af undersøgelsesstederne, på et tidspunkt for fædre og på fire tidspunkter for mødre: første trimester (8-<14 uger), andet tidspunkt trimester (14-<28 uger), tredje trimester (28+ uger) og op til 12 uger efter fødslen. Lægejournaler vil blive indhentet ved hjælp af journalfrigivelsesformularer for graviditeten, fødslen og besøg efter fødslen og for spædbørns fødselsjournaler. Alle undersøgelsessteder har adgang til elektroniske helbredsjournaler (EPJ), som vil gøre det muligt for efterforskere at indhente lægejournaler til prænatal pleje og levering til undersøgelsesdeltagere, der føder inden for deres hospitalsnetværk, og alle websteder har protokoller på plads og erfaring med at indhente journaler fra eksterne faciliteter vha. formularer til udgivelse af lægejournaler. På BDC-koordineringscenteret har vi tidligere indsamlet journaler for graviditets-, fødsels- og spædbørnsfødsler og har abstraheret disse data til REDCap-databaser. Vi vil følge vores etablerede procedurer for abstraktion af obstetriske og nyfødte optegnelser til denne undersøgelse. Maternelle og føtale resultater for kvinder inkluderet i denne undersøgelse, som er rapporteret til BDC-udbydere, vil blive opnået ved manuel diagramgennemgang af EPJ-diagrammer. Moder- og føtale hospitalsindlæggelser på ethvert hospitalssystem, der bruger EPIC, og for hvem patienter godkender deling af journaler, kan ses gennem EPICS's interoperable delingsværktøj kaldet Care Everywhere. Manuel gennemgang af registreringer vil blive brugt til at opnå specifikke resultatmål.

Alle optegnelser vil blive indsamlet og abstraheret på Barbara Davis Center for at opretholde kvalitetskontrolstandarder og for at strømline uddannelse og tilsyn med personalet.

Graviditetsbesøg: Gravide kvinder, der er kvalificerede til undersøgelsen, vil blive indskrevet i første trimester (før 14 ugers svangerskab), hvis det overhovedet er muligt, men efter 8 ugers svangerskab for at reducere muligheden for tidligt graviditetstab efter tilmelding. Fædre vil blive indskrevet på samme tid og vil blive bedt om at gennemføre deres studiebesøg (inklusive en blodprøve på op til 33 ml eller 2 1/4 spiseskefulde blod) samtidig med kvindens første graviditetsbesøg, hvis overhovedet muligt. Kvinder, der allerede er i andet trimester (op til 24 uger), når de henvender sig om undersøgelsen, vil blive tilmeldt og vil gennemføre besøg i andet og tredje trimester og besøget efter fødslen. Rutinemæssige graviditetsbesøgsdata, herunder vægt og blodtryk, vil blive indsamlet i klinikken eller fra journalen. Rutinemæssige graviditetsbesøgsdata, herunder vægt og blodtryk, rutinemæssige laboratorietests (inklusive HbA1c for kvinder med T1D, lipider osv.) vil blive indsamlet fra klinikken eller fra journalen. Tidspunkt og procedurer for studiebesøg er vist i tabel 3 nedenfor.

Prøveindsamling: Prøver vil blive indsamlet ved hvert undersøgelsesbesøg på den deltagende klinik. Eksterne centre vil sende alle prøver til BDC til opbevaring. Prøveindsamling vil blive standardiseret i vores driftsmanual for at sikre ensartet indsamling på alle steder. Ydermere er prøveindsamling, timing og typer omhyggeligt designet til at svare til den indsamling, der er gennemført i eksisterende kohorter, især ENDIA-undersøgelsen, for at muliggøre sammenligning af resultater på tværs af undersøgelser. Timingen af ​​trimester-baserede og post-partum besøg bestemmes dog af standardbehandling i vores klinikker og stemmer muligvis ikke nøjagtigt overens med ENDIA-undersøgelsen. For eksempel gennemfører kvinder typisk et besøg efter fødslen efter 4-6 uger i vores kliniske centre, og derfor planlægger vi vores post-fødselsdata og prøveindsamling på samme tid for at minimere deltagerbyrden. I ENDIA-undersøgelsen gennemgik mødre et besøg efter fødslen efter 3 måneder.

En prøve på op til 33 ml eller 2 ¼ spiseskefulde blod vil blive opnået ved flebotomi. Plasma vil blive opsamlet i EDTA-rør, opbevaret på is og adskilt ved centrifugering. Serum vil blive opsamlet i serumseparatorrør med gel og adskilt ved centrifugering efter at have fået lov til at størkne. Serum og plasma vil blive opdelt i 2 ml kryoglas og opbevaret ved -80°C. Buffy coats vil blive opbevaret ved hvert besøg til fremtidige DNA- og methyleringsundersøgelser. Blod-RNA-prøver vil blive indsamlet ved hjælp af Tempus™-rør, som muliggør stabilisering og isolering af total-RNA fra fuldblod til genekspressionsanalyse. Disse prøver kan opbevares i op til fem dage ved stuetemperatur og derefter fryses ved 4°C. Valgfri vaginale podninger vil blive indsamlet selv af deltagere ved hjælp af et CultureSwab transportsystem. Valgfri afføringsprøver vil blive indsamlet selv af deltagerne ved hjælp af et kommercielt tilgængeligt afføringssæt såsom OMNIgene_GUT.

Spørgeskemaindsamling: Deltagerne vil blive bedt om at udfylde spørgeskemaer online ved hjælp af REDCap-databaseprogrammet for hvert besøg, for at reducere den tid, der er nødvendig for at gennemføre de personlige aftaler for undersøgelsesdeltagere, der gennemfører besøg på klinikkerne, og for at strømline dataindsamling/indtastningsprocedurer og reducere dataindtastningsfejl. Spørgeskemaer vil omfatte diætindtagelse ved hjælp af et valideret spørgeskema med madfrekvens43, tobak og alkohol ved hjælp af validerede spørgeskemaer44,45, og vi vil indsamle screeningsspørgeskemaer, der omhandler generelle [Patient Health Questionnaire-8]46 og perinatal [Edinburgh Postnatal Depression Scale]47 depression. Kvinder, der screener positive (en PHQ8-score på 14 eller højere, eller en Edinburgh Postnatal Depression-score på 10 eller højere) på et af disse spørgeskemaer, vil blive henvist til deres faste udbyder for yderligere evaluering.

Blandt mødre og fædre med T1D vil vurderinger af T1D distress-skalaen (T1-DDS), diabetes-selvbehandling og hypoglykæmi-frygt blive vurderet ved hjælp af validerede instrumenter. Fædre med T1D vil udfylde spørgeskemaerne ved et enkelt besøg, hvorimod mødre med T1D vil blive bedt om at udfylde disse spørgeskemaer ved hvert studiebesøg (én gang pr. trimester og post-partum). Diabetesbehandlingsjournaler, herunder HbA1cs og andre laboratorietests (lipider, urinalbumin til kreatinin-forhold, serumkreatinin), retinopatiundersøgelser og undersøgelsesjournaler vil blive anmodet om året før tilmelding til bestemmelse af komplikationer og glykæmisk kontrol.

Graviditetshistorie og -resultater: Vi vil indsamle data om mødre- og føtale resultater af graviditeten med lægejournaler; vi vil opnå gestationsalder ved fødslen, spædbarns fødselsvægt, fødselskomplikationer og mødre- og føtale udfald ved at indhente optegnelser for hver hospitalsindlæggelse for fødsel og fødsel. Som backup for disse hospitalsjournaler og i tilfælde af at vi ikke er i stand til at få adgang til medicinske journaler (såsom hvis en kvinde flytter uden for vores elektroniske sygejournalområde, og vi ikke kan få journaler ved hjælp af en journaludgivelse), vil vi indsamle de samme data ved hjælp af en undersøgelse, vi har udviklet til en af ​​vores tidligere graviditetsundersøgelser. Den spørger om fødselsdato, svangerskabsalder, spædbarnets fødselsvægt og -længde, spædbarnets levestatus, spædbarnets køn, præmature fødsel, fødslens type, 16 specifikke graviditetskomplikationer, 15 specifikke fødselskomplikationer, 5 specifikke neonatale komplikationer og indlæggelse på neonatal intensiv afdeling (NICU). Amningspraksis vil blive indsamlet ved post-fødselsbesøget. Vi vil også indsamle data gennem en medicinsk diagramgennemgang for helbredsoplysninger før graviditet for kvinder med T1D (blodtryk, nyrefunktion, retinopati, højde og vægt). Vi vil verificere gestationsdatering ved at indhente registreringer af ultralyd udført til dating.

Glykæmiske faktorer blandt kvinder med T1D: HbA1c og glukoseværdier (download af CGM og glukosemålere), aktuel insulindosering og insulinleveringsmetode indsamles under rutinemæssige graviditetsbesøg og vil blive indsamlet fra journalen. Vi vil også få adgang til data downloadet fra CGM-enheder (for de kvinder, der bruger en CGM regelmæssigt) under rutinemæssige graviditetsbesøg for at evaluere indekser for glykæmisk variabilitet, såsom tid brugt i relevante glukoseintervaller (tid i området: 63-140 mg/dL [graviditet) ] og 70-180 mg/dL [post-partum], hypoglykæmi: <63 mg/dL [graviditet] og <70 mg/dL [post-partum], og hyperglykæmi: >140 mg/dL [graviditet] og >180 mg/dL [post-partum]50, variationskoefficient og SD).

Indsamling af navlestrengsblod og afføring: Indsamling af navlestrengsblod op til 20 ml vil blive prioriteret, da det er en ideel prøve til undersøgelse af DNA-methyleringen hos spædbarnet ved fødslen og før udsættelse for det ydre miljø, herunder amning eller flaskemadning, eksponering for mikrober og andre miljøfaktorer, som en kontrast til senere prøver opnået i det tidlige liv. Indsamling af navlestrengsblod er blevet opnået i vores tidligere undersøgelser gennem aftaler med screeningshospitaler og gennem brug af navlestrengsblodindsamlingssæt sendt til moderen for at få og sende prøverne tilbage. Da kvinder vil føde på et vilkårligt antal hospitaler nationalt i denne kohorte, vil vi planlægge at sende/give navlestrengsblodindsamlingssæt til de gravide mødre med detaljerede instruktioner til indsamling og returnering af prøverne ved hjælp af vores etablerede protokol. Hvis det ikke er muligt at indsamle navlestrengsblod, vil vi inkludere et sæt til at indsamle en hælsticksprøve på op til 1 ml blod så hurtigt som muligt efter fødslen (helst inden for en uge efter fødslen). Vi planlægger også at give kvinder afføringssæt til indsamling af en afførings-/meconiumprøve kort efter fødslen.

Screening for højrisiko-genotyper blandt afkommet: Nyfødte vil blive screenet for genetisk risiko for T1D ved fødslen ved hjælp af tørrede blodpletter opnået inden for den første uge af livet. Prøver vil blive sendt til Dr. William Hagopians laboratorium til bestemmelse af den genetiske risikoscore 2 (GRS2), et panel af 67 enkeltnukleotidpolymorfier (SNP'er), der har vist sig at skelne risikoen for T1D, især for tidligt debuterende T1D (AUC 0,96)1. Højrisiko human leukocytantigen (HLA) genotyper er stærkt forbundet med IA og T1D risiko, men brug af GRS2 har vist sig at være næsten dobbelt så effektiv som kun screening for højrisiko HLA genotype. Brugen af ​​denne risikoscore er blevet foreslået som en mere effektiv metode til screening af nyfødte, hvilket giver mulighed for tættere overvågning af børn med størst risiko for at udvikle IA og T1D, især tidligt i barndommen. Alle besøg og procedurer for afkommet er vist i tabel 4.

Baseret på data fra TEDDY-studiet, identificerede en GRS2, der giver risiko svarende til 90. percentilen i den generelle befolkning, 23 % af TEDDY-deltagere med en FDR som højrisiko sammenlignet med 10 % af den generelle befolkning. I betragtning af at TEDDY-deltagere med en FDR blev udvalgt baseret på deres højrisiko HLA-genotype, estimerer vi, at procentdelen identificeret som højrisiko baseret på GRS2-score i denne foreslåede prænatale kohorte (hvor alle FDR'er vil blive tilmeldt uanset HLA-risiko) vil være en smule lavere end procentdelen observeret i TEDDY. Derfor har vi estimeret, at ~20% af FDR-afkommet i den foreslåede graviditetskohorte vil blive identificeret som højrisiko og vil blive fulgt tættere end dem med lav risiko.

Børn med den højeste risiko på GRS2 (f.eks. risiko højere end det, der svarer til 90 % af den generelle befolkningsrisikoscore) vil få udtaget blod til IA-screening og opbevaring af genetiske markører hver sjette måned gennem 2-års alderen og derefter mellem 5-6. flere år.

Børn med lavrisiko GRS2 vil få udtaget blod til IA-screening ved 2 år og mellem 5-6 år. HLA-genotypebestemmelse og IA-testning vil blive udført på Clinical Immunology Lab på BDC (NIH/NIDDK betegnet North American Autoantibody/HLA Core) som tidligere rapporteret40. Andre blodprøver vil blive opbevaret til case-kontrol undersøgelser af DNA-methylering, Virscan og fremtidige metabolomiske/proteomiske markører.

Spædbørns vækst og sundhed: Spædbørns vækstdata vil blive indhentet ved selvrapportering fra forældre gennem REDCap-undersøgelser og gennem anmodninger om lægejournaler om pædiatriske journaler. Immuniseringsjournaler vil blive indhentet. Hver 6. måned indtil 2-års alderen vil der blive indsamlet kliniske målinger (inklusive indsamling af op til 20 ml eller lidt over en spiseskefuld blod), sygdomme og spædbørns-/børnsmadspraksis fra højrisikogruppen ved klinikbesøget; disse data vil blive indsamlet af et REDCap-spørgeskema til lavrisikogruppen.

Ø-autoantistofvurderinger: Hovedresultatmålet for den samlede undersøgelse (alle faser) vil være vedvarende positivitet for ø-autoantistoffer (IA) hos barnet. Serumprøver vil blive opnået til måling af fire ø-autoantistoffer i høj genetisk risiko afkom ved 6, 12, 18, 24 måneder og efter 5-6 år. Afkom med lav genetisk risiko vil blive testet ved 24 måneder og 5-6 års alderen. Prøver vil blive indsamlet, behandlet og sendt fra de eksterne steder til BDC for måling af IA'er. Serum vil blive opbevaret ved -70°C indtil analyse. Den hyppigere overvågning for IA blandt højrisikoafkom er nødvendig, fordi IA kan forekomme så tidligt som i det første leveår, og T1D er mere almindeligt at blive diagnosticeret i yngre aldre. Derfor planlægger vi at overvåge både IA og udviklingen af ​​dysglykæmi (stadie 2 T1D), som beskrevet nedenfor.

IA-assays vil blive udført på kodede prøver for IAA, GADA, IA-2A og ZnT8A i Barbara Davis Center Core Autoantibody Laboratory, under ledelse af Liping Yu, MD. Dette laboratorium er CLIA-certificeret og CAP-akkrediteret og er blevet udpeget som et NIH/NIDDK North American Autoantibody/HLA Core Laboratory. I de sidste mange årtier har Barbara Davis Center Autoantibody-laboratoriet tjent en række store T1D-kliniske forsøg, herunder TEDDY-studiet, TrialNet, DPT-1, T1DGC, ITN og andre. Analyserne for GAD65 og IA-2 er for nylig blevet harmoniseret i samarbejde med NIH/NIDDK Diabetes Autoantibody Harmonizing Committee ved hjælp af en standard assayprotokol med en fælles antistofenhed udtrykt som DK-enheder/ml (NIDDK-enheder). Dette gjorde det muligt for autoantistoftestresultater at være sammenlignelige blandt alle de igangværende nationale/internationale forsøg mellem forskellige laboratorier verden over. BDC's Autoantibody/HLA Core Facility er et af tre internationale laboratorier, der hjælper med at udføre disse harmoniserede analyseprotokoller. Alle positive prøver og 5 % af negative prøver vil gennemgå blindet duplikattest. IA vil blive defineret som positivitet for mindst et af de fire ø-autoantistoffer ved ≥2 på hinanden følgende besøg eller en enkelt positiv test efterfulgt af diagnose af T1D. Børn med en indledende positiv autoantistoftest vil blive bedt om at vende tilbage til en bekræftelsestest så hurtigt som muligt efter den indledende test.

Overvågning for dysglykæmi: Familier vil blive informeret om tegn og symptomer på T1D og vil blive bedt om at kontakte undersøgelsespersonalet for at rapportere eventuelle bekymringer eller spørgsmål om potentielle tegn og/eller symptomer hos deres børn. Familier til børn, der udvikler IA, vil få adgang til ASK-undersøgelsesteamet, forudsat at finansieringen af ​​denne undersøgelse stadig er aktiv, for tilmelding til ASK-opfølgningsundersøgelsen for uddannelse, overvågning og støtte, herunder undervisningsmateriale til at forklare risikofaktorer forbundet med øen. autoantistofstatus, gentag test af autoantistoffer og HbA1c hver tredje til sjette måned for at overvåge progression, forsynet med gratis glukometer, strips og træning. En kontinuerlig glukosemonitor kan leveres gratis hver 3.- 6. måned. Derudover vil ASK the Experts nationale overvågningsprogram, også finansieret af Helmsley Charitable Trust, være tilgængeligt for de familier, der har lokale udbydere eller pædiatriske endokrinologer, der kan arbejde sammen med ASK the Experts-teamet på Barbara Davis Center for uddannelse, overvågning og support. Hvis ASK/ASK the Experts-undersøgelserne ikke længere er finansieret, vil den samme uddannelse og støtte blive ydet gennem denne undersøgelsesprotokoller, herunder måling af HbA1c hver tredje til sjette måned og gratis glukometer, glucosestrips og træning.

Viral eksponeringsvurderinger: Eksponering for vira vil blive vurderet i længderetningen hos mødre og afkom ved hjælp af Virscan-analysen. Til den første treårige undersøgelsesperiodeanalyse vil serumprøver fra besøg i hvert trimester af graviditeten og post-partum samt dem, der er indsamlet efter 6 levemåneder blandt udvalgte højrisikobørn (som beskrevet i dataanalyseplanen) blive testet på Virscan pan-viral serologisk overvågningsværktøj. Denne platform er baseret på fagimmunpræcipitationssekventeringsteknologi (PhIP-seq), der bruger et bakteriofasebibliotek, der indeholder proteomomfattende peptider fra humanpatogene vira. Virscan-biblioteket indeholder peptider, der repræsenterer de mest kendte patogene, humane vira (~400 arter og stammer) samt andre antigener, der er opført i National Institute of Allergy and Infectious Diseases Immune Epitope Database (www.iedb.org). Målet med den længerevarende undersøgelse, når alle faser er afsluttet, og et tilstrækkeligt antal afkom har udviklet IA, er at udføre et case-kontrolstudie af viral eksponering hos mødre og afkom blandt dem, der har udviklet IA versus alder og HLA-matchet kontrol afkom, der ikke har udviklet IA.

For at udføre den serologiske screening blandes serumprøver med biblioteket, hvilket tillader antistoffer at binde med patogenspecifikke epitoper, der vises på fagoverfladen. Bakteriofag-antistofkomplekserne immunpræcipiteres derefter, og fag-DNA-regionen, der koder for de kunstigt udtrykte peptidantigener, hvortil et antistof var bundet, sekventeres af NGS for at afsløre repertoiret af antivirale antistoffer i en given serumprøve. Dataanalyse til påvisning af antistoffer mod en bred vifte af patogener er afhængig af statistisk vurdering (p-værdier) af relativ berigelse af patogenspecifikke peptider i serumprøver. De resulterende data er derfor af kvalitativ natur og er ikke direkte sammenlignelige med antistoftitre, der kan opnås fra konventionelle, singleplex serologiske metoder.

Epigenetiske undersøgelser og genekspressionsundersøgelser: DNA-methylering vil blive målt i perifert fuldblod hos moderen og genekspression (RNA) målt i fuldblods-RNA-prøver indsamlet under graviditet og efter fødslen, og i fuldblods- og RNA-prøver af afkom indsamlet i det tidlige liv før udviklingen af ​​IA. Målinger af DNA-methylering og genekspression vil blive sammenlignet i den indledende tre-årige undersøgelsesperiode i navlestrengsblod fra afkom af mødre med T1D (n=86) sammenlignet med afkom, der har en far med T1D, men en mor uden diabetes (N=86) i et case-control design matchet til moderens alder og HLA risiko. Målet med den langsigtede analyse, når alle faser er afsluttet, er at undersøge epigenetiske ændringer og genekspression i et case-kontrol studie design, udvælgelse af IA-tilfælde blandt spædbørn, der er vedvarende IA-positive, og blandt kontroller matchet på alder og HLA-risiko . Methyleringskvantificering vil blive udført ved hjælp af Infinium HumanMethylation450K Beadchip ("450 K") og Infinium MethylationEPIC Beadchip ("EPIC") som tidligere beskrevet41. University of Colorado Anschutz Medical Campus huser en state-of-the-art facilitet og har lanceret et RNA Bioscience Initiative (https://medschool.cuanschutz.edu/rbi) med det mål at levere en "væskepipeline fra grundlæggende til klinisk RNA-forskning på Anschutz Medical Campus" ved at kombinere RNA-testning og informatikressourcer.