Überleben der roten Blutkörperchen (RBC) nach einer Transfusion bei Säuglingen

Phase I: Beinhaltet nur Ziel Nr. 1 des Thrasher Foundation Grants, in dem erwachsene Themen untersucht werden.

SPECIFIC AIM #1 (Thrasher Foundation Grant): In-vitro-Entwicklung und Validierung in vivo bei erwachsenen Menschen und anämischen Säuglingen der Fähigkeit zur Biotinylierung von RBCs mit bis zu 5 diskreten Dichten zur gleichzeitigen Bestimmung der RBC-Kinetik mehrerer, unterschiedlicher RBC-Populationen. Dies erfordert eine Erweiterung der RBC-Biotin-Markierungstechnologie, die wir zuvor entwickelt haben. Nach der Verfeinerung wird die Methode in den nachfolgenden Zielen angewendet, die bei anämischen Säuglingen durchgeführt werden, die klinisch angeordnete Erythrozytentransfusionen erhalten.

Wie unsere früheren RBC-Überlebensstudien vermuten lassen, gehen wir davon aus, dass die schwerste Biotin-Markierung die intrinsischen RBC-Struktureigenschaften von RBCs verändern und ihr langfristiges Überleben verkürzen wird. Die von uns vorgeschlagenen In-vitro- und In-vivo-Validierungsstudien bei Erwachsenen sind notwendig, da die Bedingungen für den reproduzierbaren Erhalt diskreter RBC-Biotindichten in geeigneten, eng beabstandeten Intervallen noch nicht abschließend ausgearbeitet wurden, noch haben wir empirisch bestimmt, welche der fünf Dichten nicht artefaktisch ist verkürzen das langfristige Überleben der roten Blutkörperchen. Wir können die geringeren Dichten für RBC-Überlebensmessungen und die höheren Dichten für die gleichzeitigen RBC-Volumenmessungen verwenden, die erforderlich sind, um die durch Wachstum verursachte RBC-Volumenzunahme zu berücksichtigen. Aufgrund der sehr unterschiedlichen physiologischen Zustände ist es wichtig, diese Machbarkeitsstudien sowohl bei Erwachsenen als auch bei Säuglingen durchzuführen, dh normale, gesunde Erwachsene befinden sich in einer Steady-State-Erythropoese, während kritisch kranke, anämische Säuglinge mehrere klinische Umstände erfahren, die das Überleben der roten Blutkörperchen, z. B. Wachstum, stören , Aderlass, dazwischenliegende Transfusion usw.

Zusätzlich zur Biotin-Markierung der RBC-Methode wird die "Differential-Agglutination, Antigen-Methode" unter Verwendung von Durchflusszytometrie für Säuglinge angewendet, die allogene RBC-Transfusionen erhalten. Die Ergebnisse der beiden Verfahren werden miteinander verglichen. Das differentielle Agglutinationsverfahren nutzt Unterschiede in den RBC-Oberflächenantigenen zwischen dem Spender und dem Empfänger zur Bestimmung des kurz- und langfristigen Überlebens der RBC. Die Genotypisierungsergebnisse der Erythrozyten-Antigene des erwachsenen Spenders und des Säuglings des Empfängers (durchgeführt am Mississippi Valley Regional Blood Center) ermöglichen die Identifizierung geringfügiger Blutgruppenunterschiede zwischen den Erythrozyten des Spenders und des Empfängers, so dass entsprechend markierte kleinere Erythrozyten-Antikörper (im Handel erhältlich und von Blutbanken für Minderjährige verwendet Blutgruppen-Erythrozyten-Typisierung) kann zur durchflusszytometrischen Bestimmung des Überlebens von Erythrozyten verwendet werden. Das RBC-Überleben, das für jede der Biotin-Markierungen und für die antigenen RBC-Unterschiede bestimmt wird, wird alle miteinander verglichen. Die differentielle Agglutination/Antigen-Methode wird als "Goldstandard" angesehen, da die RBCs ex-vivo NACH der RBC-Transfusion markiert werden, also ohne die RBC-Membranoberflächenproteine ​​zu modifizieren, wie dies bei der Biotinylierung der Fall ist. Unsere Hypothese ist, dass die Zugabe von zu viel Biotin zu einem künstlich verkürzten In-vivo-Überleben der roten Blutkörperchen führen kann, niedrigere Biotindosen jedoch nicht. Indem wir auch die RBC-Überlebensergebnisse der differentiellen Agglutinations-/Antigenmethode einbeziehen, können wir unsere Multi-Density-Biotin-Hypothese besser validieren.

Unser übergeordnetes Ziel in dieser Forschung ist es, die Transfusionspraktiken für rote Blutkörperchen (RBC) für anämische, kritisch kranke Säuglinge zu verbessern. Dieses Projekt wurde von zwei Förderorganisationen unterstützt: 1) The Thrasher Foundation mit dem Titel „Red Blood Cell Recovery and Survival Following Transfusion in Infants“; und 2) NIH PPG Grant P01 HL046925, Projekt 1 mit dem Titel „Red Blood Cell Survival Following Transfusion In Infants“. Abstracts für beide sind unten aufgeführt. Dieses Projekt wird in zwei Phasen abgeschlossen:

Phase I umfasst Studien mit autologen biotinylierten Erythrozyten, die in normale, gesunde erwachsene menschliche Freiwillige transfundiert wurden (siehe Spezifisches Ziel Nr. 1 im Abstract der Thrasher Foundation unten); Und

Phase II umfasst Studien an Säuglingen, die vom Arzt angeordnete Transfusionen roter Blutkörperchen benötigen (siehe Spezifische Ziele Nr. 2, Nr. 3 und Nr. 4 in der Zusammenfassung der Thrasher Foundation unten; und siehe Spezifisches Ziel Nr. 4 in NIH, das in seiner Gesamtheit in den drei Thrasher enthalten ist Gewähren Sie bestimmte Ziele).

Die Phase-I-Studien sind abgeschlossen und wir schreiben keine Erwachsenen mehr ein. Wir schreiben Säuglinge für Phase-II-Studien ein. Wir fügen diese Phasen nacheinander auf Grundlage der Empfehlung von Martha Jones zum Zeitpunkt der erstmaligen Einreichung unseres Vorschlags beim IRB hinzu. Wir haben die Erkenntnisse, die wir aus den Phase-I-Studien an erwachsenen Probanden gewonnen haben, angewendet, um Modifikationen unseres Studiendesigns für Phase-II-Studienteilnehmer vorzunehmen, die klinisch angeordnete Erythrozyten-Transfusionen erhalten. Am Ende von Phase II wird die Begründung für die Aufnahme einer neuen Vergleichs-„Goldstandard“-Methode zur Bestimmung des Überlebens von roten Blutkörperchen bei Säuglingen (die „Differential-Agglutination, Antigen-Methode“) aufgenommen. Wir haben die Einschreibung aller erwachsenen Probanden für Phase I abgeschlossen.

ZUSAMMENFASSUNG I (FÜR DIE THRASHER-STIFTUNG)

Hintergrund:

Anämische, kritisch kranke Neugeborene gehören zu den am häufigsten transfundierten Patientengruppen in den USA. Schätzungsweise 130.000 Säuglinge erhalten jährlich ungefähr 1.000.000 Erythrozyten-Transfusionen. Anders als bei Erwachsenen fehlen bezüglich des Transfusionsprodukts wichtige Daten für ein optimales Erythrozytenüberleben bei Säuglingen. Zu diesem Mangel tragen zwei wesentliche Änderungen in jüngster Zeit bei der Blutbank und den Transfusionspraktiken für Neugeborene bei. Diese sind 1) die Verwendung von transfundiertem erwachsenem Spenderblut, das bis zum FDA-Grenzwert von 42 Tagen gelagert wurde, anstatt nur Blut zu verwenden, das weniger als 7 Tage gelagert wurde, wie dies zuvor der Fall war; und 2) die potenzielle Verwendung des aus der Plazenta entnommenen eigenen Bluts des Säuglings, um die Risiken von Virusinfektionen und Immuntransfusionsreaktionen aus Spenderblut zu vermeiden. Leider gibt es keine definitiven Säuglingsstudien, die sich mit diesen Veränderungen befassen, indem sie das Überleben der roten Blutkörperchen direkt messen. Solche Säuglingsstudien wurden durch technische Probleme behindert. Insbesondere müssen die Erythrozyten-Überlebensdaten für Wachstum, Labor-Phlebotomieverlust und intervenierende zusätzliche Erythrozyten-Transfusionen angepasst werden, was in der Praxis jedoch nicht der Fall ist. Darüber hinaus haben Sicherheitsprobleme viele Überlebensstudien zu roten Blutkörperchen bei Säuglingen verhindert (z. B. Exposition gegenüber 51Cr-Radioaktivität und Entnahme von zu viel Blut bei den heutigen winzigen Frühgeborenen). Tatsächlich überlebten vor 1970 (dem Ende der Verwendung von 51Cr als Erythrozyten-Etikett in Erythrozyten-Überlebensstudien bei Säuglingen) Säuglinge, die bei der Geburt weniger als 1.500 g wogen, nicht oft, und es gibt keine Überlebensdaten für Erythrozyten für die kleinsten, am häufigsten transfundierten Säuglinge von heute deren Geburtsgewicht 500-1.000 g beträgt.

Spezifische Ziele:

Spezifisches Ziel Nr. 1: In-vitro-Entwicklung und In-vivo-Validierung bei Erwachsenen der Fähigkeit zur Biotinylierung von RBCs mit bis zu 5 diskreten Dichten, die durch Durchflusszytometrie messbar sind. Diese fünf RBC-Biotindichte-Etiketten werden in den spezifischen Zielen Nr. 2, 3 und 4 verwendet, um gleichzeitig das RBC-Überleben mehrerer, unterschiedlicher Populationen von transfundierten RBCs bei Frühgeborenen zu bestimmen.

Spezifisches Ziel Nr. 2. Bestimmung, ob das Erythrozytenüberleben von Spender- und Plazenta-Erythrozyten signifikant länger ist, wenn sie durch mathematische Modellierung angepasst werden. Wir gehen davon aus, dass die unmodellierten Werte das Überleben der roten Blutkörperchen erheblich unterschätzen.

Spezifisches Ziel Nr. 3. Vergleich der Langzeit-Erythrozyten-Überlebensergebnisse für transfundierte erwachsene Spender und fötale/plazentare Erythrozyten bei anämischen Neugeborenen. Wir gehen davon aus, dass ein schnelleres Wachstum der Föten zu einer stärkeren Stress-Erythropoese führen wird, was zu intrinsischen Erythrozyten-"Defekten" und einem verkürzten Überleben der Erythrozyten im Vergleich zu Erythrozyten von erwachsenen Spendern führen wird.

Spezifisches Ziel Nr. 4. Um die Auswirkungen der Lagerung auf das modellbereinigte Erythrozytenüberleben von Erythrozyten von erwachsenen Spendern zu quantifizieren, die Neugeborenen transfundiert wurden. Wir gehen davon aus, dass die Lagerung von Erythrozytenspendern das Überleben der Erythrozyten nicht verändern wird.

Studiendesign:

Die hier vorgeschlagenen Studien bauen auf Biotinylierungs- und mathematischen Modellierungsmethoden auf, die unsere Forschungsgruppe entwickelt hat, um das Überleben der roten Blutkörperchen genau zu messen, ohne den Säugling radioaktiver Strahlung auszusetzen. Das Biotin-RBC-Markierungsverfahren ist für Neugeborene gut geeignet, da es die gleichzeitige Verfolgung mehrerer RBC-Populationen auf <10 µl Blut ermöglicht. Das Überleben von Erythrozyten, die mit mehreren Biotindichten markiert sind, wird unter Verwendung der Standard-Erythrozyten-Überlebensparameter quantifiziert, dh kurzfristige 24-Stunden-Erholung der Erythrozyten nach der Transfusion und langfristiges modelliertes Erythrozyten-Überleben, dh bis 50 und 100 % der Biotin-markierten Erythrozyten sind aus dem Umlauf verschwunden. Die beiden letztgenannten Messungen werden unter Verwendung der erforderlichen mathematischen Anpassungen für Wachstum, Labor-Phlebotomieverlust und zwischenzeitliche Erythrozytentransfusionen berechnet.

Nur das spezifische Ziel Nr. 4 in der Zusammenfassung der Thrasher Foundation betrifft Versuchspersonen für menschliche Säuglinge. Spezifisches Ziel Nr. 4) VERWENDUNG DER BEI ERWACHSENEN SCHAFEN UND NEUGEBORENEN LÄMMERN VALIDIERTEN RBC-BIOTINYLIERUNGS- UND MATHEMATISCHEN MODELLIERUNGSMETHODEN ZUR GENAUEN MESSUNG DER RBC-KINETIK NACH DER TRANSFUSION BEI ANAMISCHEN NEUGEBORENEN, DIE MIT FRISCHEN AUTOLOGEN, FRISCHEN ALLOGENEN UND GESPEICHERTEN ALLOGENEN RBCS TRANSFUSIERT WURDEN. Die Verwendung von Biotin, einem ungiftigen, nicht radioaktiven B-Vitamin, zur gleichzeitigen Unterscheidung zwischen verschiedenen RBC-Populationen durch Durchflusszytometrie ist entscheidend für das Erreichen unserer Ziele und bietet klare Vorteile gegenüber anderen RBC-Kennzeichnungsmethoden in Bezug auf Sicherheit und Genauigkeit. Indem wir die vier spezifischen Ziele nutzen, um unser Ziel zu erreichen, effektivere Transfusionspraktiken zu etablieren, indem wir das optimale RBC-Transfusionsprodukt zur Verwendung bei anämischen SÄUGLINGEN identifizieren.