Durban Diabetes Study: Eine Studie zur Epidemiologie von Diabetes mellitus bei urbanen Südafrikanern afrikanischer Abstammung (DDS) (DDS)

LERNZIELE

• Um die Prävalenz von Diabetes mellitus und damit verbundenen kardiometabolischen und infektiösen Risikofaktoren in dieser Population abzuschätzen
• Bereitstellung ätiologischer Einblicke in die Variation kardiometabolischer und infektiöser Risikofaktoren bei Erwachsenen unter Verwendung sowohl populationsgenetischer als auch epidemiologischer Ansätze
• Um diagnostische Tests für Diabetes in dieser Population zu vergleichen
• Schaffung eines einzigartigen Rahmens für den Aufbau einer groß angelegten Querschnittsstudie in einer afrikanischen Bevölkerung, um eine breite Palette von Gesundheitsindizes zu untersuchen und die Grundlage für zusätzliche Langzeitstudien zu schaffen
• um die Gesundheitspolitik und öffentliche Gesundheitsprogramme zu informieren, die darauf abzielen, den Anstieg nicht übertragbarer Krankheiten (NCDs) in Südafrika zu bekämpfen, was auch die öffentlichen Gesundheitsstrategien in anderen afrikanischen Ländern prägen kann

STUDIENDESIGN

Die DDS umfasst eine Reihe von Phasen:

Stufe 1: Geografischer Stichprobenrahmen Die Gemeinde eThekwini (Stadt Durban) wird als anfänglicher Stichprobenrahmen ausgewählt und in neun Planungseinheitscluster (PUCs) unterteilt, die neun Townships (Umlazi, Inanda, KwaMashu, Ntuzuma, Mpumalanga Complex, Cato Manor) repräsentieren , Clermont, Lamontville und Chesterville) mit einer Gesamtbevölkerung von ungefähr 1.378.750 Personen. Die Straßen werden in jeder PUC zufällig ausgewählt, proportional zur Größe der PUC und dem Anteil formeller und informeller Wohnungen in jeder PUC. Haushalte werden durch systematisches Cluster-Sampling von Häusern ausgewählt, die sich in zufällig ausgewählten Straßen befinden.

Stufe 2: Gemeinschaftsbewusstsein Sobald die lokale Ethikgenehmigung von der BioMedical Research Ethics Committee an der University of KwaZulu-Natal (UKZN) und die Unterstützung des Gesundheitsministeriums der Provinz KwaZulu-Natal eingeholt wurde, werden die lokalen Gesundheitsbehörden und Gemeindevorsteher aus jeder der neun PUCs wird zur Genehmigung kontaktiert.

Stufe 3: Teilnehmerrekrutierung Nachdem die ausgewählten PUC-Bereiche für die Studie sensibilisiert wurden (Ende von Stufe 2), werden sie erneut vom DDS-Team besucht. Während dieser Phase besucht das DDS-Team Haushalte in den ausgewählten Stadtteilen und alle Familienmitglieder, die afrikanischer Abstammung, nicht schwanger und über 18 Jahre alt sind, werden eingeladen, an der Studie teilzunehmen. Die Zustimmung wird von den Einwohnern eingeholt, die der Teilnahme zustimmen. Alle Bewohnerinnen und Bewohner sind eingeladen, an einem zentralen Veranstaltungsort (d.h. lokales Gemeindezentrum/Schule) in der folgenden Woche, wo das DDS-Team Gesundheits- und Lifestyle-Fragebogeninformationen sammelt, einfache biophysikalische Messungen durchführt und Blut- und Urinproben sammelt. Bei der Rekrutierung von Teilnehmern in der Gemeinde verwendet das DDS-Team Kartierungstechniken für geografische Informationssysteme (GIS), um genaue geografische und Grenzdaten zu den ausgewählten PUC-Gebieten zu sammeln.

Phase 4: Daten- und Probensammlung, Tests und Datenanalyse Die Daten- und Probensammlung wird an bestimmten Vormittagen an einem zentralen Ort durchgeführt. Dies ist wichtig, da die Teilnehmer für einen oralen Glukosetoleranztest (OGTT) über Nacht fasten müssen. Fragebogen und biophysikalische Daten aus der Studie werden gesammelt, elektronisch gespeichert und analysiert. Blut- und Urinproben werden zur Lagerung an die Universität von KwaZulu-Natal in Durban transportiert. Labortests werden in einem privaten Labor durchgeführt. Einige Proben werden für Genomanalysen an spezialisierte Zentren in Großbritannien, Europa, den USA und anderen Ländern geschickt.

Phase 5: Rückmeldung der Ergebnisse an die Studienteilnehmer Ab acht Wochen nach der Probenentnahme sind die Ergebnisse der Teilnehmer im DDS-Feedbackbüro verfügbar. Alle OGTT- und Lipid-Ergebnisse werden an die Teilnehmer zurückgesendet, es sei denn, sie möchten sie nicht erhalten. Um alle anderen Ergebnisse (z. HIV, Hepatitis-C-Virus [HCV], Leberfunktionstests) müssen die Teilnehmer einen Termin im DDS-Rückmeldebüro vereinbaren, um ihre Ergebnisse abzuholen. Dies ist optional, und Teilnehmer, die ihre Ergebnisse nicht sammeln möchten, können sich dafür entscheiden, das DDS-Feedbackbüro nicht zu kontaktieren. Gegebenenfalls wird Teilnehmern, die anormale oder potenziell schädliche Ergebnisse sammeln, empfohlen, ihre örtliche Klinik oder ihr Krankenhaus zur weiteren Untersuchung und Behandlung im Rahmen ihrer klinischen Standardversorgung aufzusuchen.

SAMMLUNG VON DATEN UND PROBEN A. Sammlung von Proben

1. Blutprobenübersicht Nur nüchterne Teilnehmer sind für eine vollständige Blutprobenentnahme berechtigt. Nicht nüchterne Teilnehmer haben nur Anspruch auf die Entnahme der 10 ml reinen Serum- und der vier Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA)-Blutproben. Die aseptische Venenpunktion wird von einer zugelassenen Forschungsschwester über ein geschlossenes, evakuiertes Blutentnahmesystem unter Verwendung standardisierter Verfahren durchgeführt, um das Infektionsrisiko zu minimieren.

2. Erforderliche Blutproben Von jedem nüchternen Teilnehmer werden elf Blutröhrchen entnommen: ein 10-ml-Röhrchen mit reinem Serum, zwei 10-ml-EDTA-Vollblutröhrchen, zwei 2-ml-EDTA-Vollblutröhrchen und für den OGTT drei 2-ml-Natriumfluorid (NaF)-Röhrchen und drei 2-ml-Röhrchen mit reinem Serumblut. Somit werden jedem Teilnehmer maximal 46 ml venöses Blut (ca. drei Esslöffel Blut) entnommen. Bei nicht nüchternen Teilnehmern werden nur eine 10-ml-Serumprobe und die vier EDTA-Vollblutproben entnommen. Da im Rahmen dieser Studie verknüpfte anonyme HIV-Tests durchgeführt werden, ist die Studienschwester in der HIV-Beratung geschult und befolgt die einschlägigen nationalen Richtlinien.

   Bei nüchternen Teilnehmern wird der 75 g oGTT wie von der WHO empfohlen durchgeführt. Die Kategorien der Glukosetoleranz entsprechen der WHO-Klassifikation von 1998.

   Das 10-ml-Serumröhrchen wird verwendet, um Blut auf Infektionskrankheiten und kardiometabolische Biomarker zu testen. Das erste 10-ml-EDTA-Vollblutröhrchen wird zur genetischen Analyse nach Großbritannien versandt. Das zweite 10-ml-EDTA-Vollblutröhrchen wird einer Plasmaextraktion für HCV-Viruslasttests und RNA-Extraktion unterzogen. Die beiden 2-ml-EDTA-Vollblutröhrchen werden für die HbA1c-Bestimmung bzw. das Vollblutbild verwendet.

   Verknüpfter anonymer HIV-Test Als Teil dieser Studie werden die zustimmenden Teilnehmer mittels verknüpfter anonymer Tests auf HIV getestet. Dies geschieht in Übereinstimmung mit den nationalen Richtlinien.

3. Entnahme einer Urinprobe Zur Messung des Albumin-Kreatinin-Verhältnisses und des Natrium- und Kaliumgehalts im Urin wird eine punktuelle (unzeitgesteuerte) Urinprobe entnommen.

B. Sammlung von Fragebogendaten Sobald die entsprechende Zustimmung eingeholt wurde und die Blutprobenentnahme begonnen hat, begeben sich die Teilnehmer zur Fragebogenstation. Der in dieser Studie verwendete Fragebogen ist ein elektronischer Fragebogen (EQ) und eine Adaption des standardisierten und validierten STEPwise Approach to Surveillance (STEPS)-Tools der WHO, das für die Erfassung von Risikofaktoren für chronische Krankheiten entwickelt wurde, einschließlich soziodemografischer Indizes, Lebensstil und Infektionskrankheiten Krankheitsrisikofaktoren und kardiometabolische Vorgeschichte.

C. Sammlung biophysikalischer Messungen

Die Studienteilnehmer wechseln zur biophysikalischen Messstation, die mit kalibrierten und validierten Geräten durchgeführt wird. Folgende Maßnahmen werden nach standardisierten Protokollen durchgeführt:

• Größe und Gewicht (wird zur Berechnung des Body-Mass-Index verwendet)
• Taillenumfang und Hüftumfang (wird zur Berechnung des Taillen-Hüft-Verhältnisses verwendet)
• Mittlerer Oberarmumfang
• Blutdruck und Herzfrequenz

ANALYSEN VON BLUTPROBEN

Alle Blutproben werden in einem privaten Labor in Durban auf infektiöse und kardiometabolische Biomarker untersucht. Es werden HIV-Bestätigungstests durchgeführt. Nachfolgend finden Sie eine Liste von Labormethoden, die für serologische und biochemische Tests verwendet werden:

• Plasmaglukose: Enzymatisches Verfahren, basierend auf den Enzymen Hexokinase und Glukose-6-Phosphat-Dehydrogenase
• Serumkreatinin: Basierend auf der Reaktion von Pikrinsäure mit Kreatinin in alkalischem Medium

• Serumlipide:

  • Cholesterin: Enzymatische Methode unter Verwendung von Cholesterinesterase- und Cholesterinoxidase-Umwandlung, gefolgt von einem Trinder-Endpunkt
  • Triglyceride: Basierend auf der dreistufigen enzymatischen Reaktion von Fossati mit einem Trinder-Endpunkt. Das Einzelreagenzverfahren quantifiziert die Gesamttriglyceride einschließlich der Mono- und Diglyceride und der freien Glycerolfraktionen
  • HDL: Enzymatische Reaktion basierend auf den von Izawa, Okada und Matsui entwickelten Verfahren
  • LDL: Berechnet nach der Friedewald-Formel oder enzymatischer Methode
  • Lipoprotein (a): Turbidometrie (Beckmann)
• HbA1c: Hochleistungsflüssigkeitschromatographie. Gerät: BioRad Variante II
• HIV: ELISA der 4. Generation (Abbott Architect)
• Hepatitis B und C: ELISA

Die DNA- und RNA-Extraktion findet an der University of KwaZulu-Natal, der University of Cambridge, dem Wellcome Trust Sanger Institute oder einer autorisierten Dritteinrichtung im Vereinigten Königreich statt. Der Studienkoordinator ist für den Versand von Proben nach Großbritannien zur DNA- und RNA-Extraktion verantwortlich. Gereinigte DNA und RNA werden dann zur genetischen Analyse an das Wellcome Trust Sanger Institute, UK, geschickt.

GENETISCHE ANALYSE

1. Überblick Angesichts des Bedarfs an groß angelegten automatisierten Pipelines und der Sequenzierungs- und Genotypisierungstechnologie der nächsten Generation von Illumina werden die gesamte Genotypisierung und Sequenzierung am Wellcome Trust Sanger Institute, UK (http://www.sanger.ac.uk/) durchgeführt. Das Wellcome Trust Sanger Institute ist ein internationales Genomzentrum mit umfangreicher Erfahrung und Expertise im Umgang mit DNA- und RNA-Proben aus globalen Genforschungsinitiativen, einschließlich Blut und Proben aus mehreren Ländern in SSA. Für den Versand von biologischen Proben nach Großbritannien wurde eine Materialtransfervereinbarung ausgearbeitet.
2. Extraktion und Quantifizierung von DNA und RNA DNA und RNA werden an der University of KwaZulu-Natal, der University of Cambridge, dem Wellcome Trust Sanger Institute oder von einem autorisierten Drittanbieter im Vereinigten Königreich extrahiert, z. GenProbe, Manchester. Gereinigte DNA oder RNA wird dann an das Wellcome Trust Sanger Institute gesendet. Alle extrahierten Nukleinsäuren werden entweder durch Gelelektrophorese oder Picogreen (für DNA-Proben) oder Ribogreen (für RNA-Proben) quantifiziert und relativ zu Standards bekannter Konzentration quantifiziert. Alle Nukleinsäureproben werden im Wellcome Trust Sanger Institute in sicheren -80 ˚C Gefrierschränken gelagert.

3 Genotypisierung und Sequenzierung Gegenwärtige genomweite Arrays für die menschliche Diversität erfassen die hohe genetische Vielfalt und Populationsstruktur afrikanischer Populationen nicht ausreichend, was ihre Nützlichkeit einschränkt. Daher werden wir Next-Generation-Sequencing, Genotypisierungs-Arrays und Imputation verwenden, um die Assoziation zwischen humangenetischer Variation in der Studienpopulation und quantitativen Risikofaktoren und Krankheiten und viraler Vielfalt zu bestimmen. Die gesamte Genotypisierung und Sequenzierung erfolgt am Wellcome Trust Sanger Institute. Darüber hinaus werden aufgrund der enormen Speicher- und Kurierungsanforderungen für die Genomdaten aus der Next-Generation-Sequencing-Methode alle genomischen Rohdaten im Wellcome Trust Sanger Institute, UK, gespeichert.

4 Datenübertragung, Speicherung und Verwaltung Alle genomischen Rohdaten werden im Wellcome Trust Sanger Institute, UK, und im European Genome-Phenome Archive (EGA) im European Molecular Biology Laboratory-European Bioinformatics Institute (EBI), UK aufbewahrt.