Explorative Studie zur molekularen Pathologie der Lungenfibrose durch Kombination von klinischer Bewertung und Systembiologie

Hintergrund

Nach Erreichen des Erwachsenenalters behalten die Organe des menschlichen Körpers ihre Form und Funktion über einen langen Zeitraum bei, was die gezielte Reparatur zu einem der wichtigsten Mechanismen während des gesamten Lebens macht. Die normale Wundheilung nach einer Verletzung besteht aus einer wohlgeordneten Abfolge überlappender Phasen: Entzündung, Bildung von unterstützendem neuem Gewebe, Reepithelisierung und abschließender Regeneration von Epithel- und Endothelzellen und wiederholt im Wesentlichen den komplexen Prozess der Organentwicklung. Bei jungen Erwachsenen wird die Schädigung eines Organs häufig durch eine vollständig regenerative Wundheilung beantwortet, die Mechanismen des embryonalen Organwachstums wiederholt, die als "primäre" Wundheilung bezeichnet werden. Wiederholte Schäden bei jüngeren Personen können eine „sekundäre“ Wundheilung in Form einer Narbenbildung verursachen, die als Rettungsprogramm dient, um die Oberflächenintegrität aufrechtzuerhalten, sobald die epitheliale und/oder endotheliale Reorganisation fehlgeschlagen ist.

Organversagen im alternden Organismus ist jedoch anders und stellt im Wesentlichen den Verlust seiner Fähigkeit dar, eine geordnete Reaktivierung der Organentwicklung zu erreichen. Diese unterschiedliche Qualität der Wundheilung besteht aus einer Kombination aus chronischer Entzündung und fibroproliferativer, nicht regenerativer Reparatur. Seine Pathologie bezieht sich auf eine große Gruppe von Krankheiten, die jedes Organ des menschlichen Körpers betreffen.

In der Lunge ist ihre prominenteste Form durch eine gut definierte Histopathologie gekennzeichnet, die als gewöhnliche interstitielle Pneumonie (UIP) bezeichnet wird. Leider ermöglicht diese Histopathologie, obwohl sie selbst einen besonders aggressiven Phänotyp der fibroproliferativen Reparaturreaktion identifiziert, keine eindeutige klinische Diagnose, da das UIP-"Muster" bei verschiedenen fibrotischen Erkrankungen der Lunge gefunden werden kann, wie z ), insbesondere in seiner chronischen Form.

Außerdem können verschiedene Entzündungsmechanismen, die teilweise mit der Wundheilungsreaktion selbst zusammenhängen, die anomale Wundheilungsreaktion stark intensivieren. Infolgedessen sind die Mechanismen, die zu diesem Zustand führen und sein charakteristisches klinisches Erscheinungsbild aufrechterhalten, unbekannt.

Die aktuelle Untersuchung gehört zum Arbeitspaket 2 des Studiensystems RESOLVE (FP7-HEALTH-F4-2008 Contract No. 202047), das das klinische Studienprotokoll zur Bewertung verschiedener Formen der fibrotischen Reparatur in der menschlichen Lunge enthält. Das Hauptziel von RESOLVE besteht darin, klinisch validierte molekulare Ziele zu identifizieren und zu charakterisieren, die in der Lage sind, die primäre Organreparatur hin zu einer fibroproliferativen Wundheilung zu verschieben. In dieser Pilotstudie werden prospektiv verschiedene Formen der Reparatur der Lunge anhand einer begleitenden klinischen und biologischen Analyse analysiert, die sich an evaluierten funktionellen und radiologischen Maßnahmen der klinischen Entwicklung orientiert. Die Bewertungen werden zu Beginn des Studienzeitraums (Besuch 1), nach drei Monaten prospektiver Beobachtung (Besuch 2) und nach 12 Monaten (Ende der Studie) durchgeführt, um eine klinisch relevante Korrelation aller erhaltenen biologischen Daten zu ermöglichen.

Drei allgemeine Reparaturzustände werden aufgrund ihrer klinischen Diagnose (Histopathologie, Radiologie) und ihrer Assoziation mit dem Alter für eine systematische biologische Analyse ausgewählt:

• Übliche interstitielle Pneumonie (UIP), die fast ausschließlich im Alter von 55-80 Jahren auftritt,
• Überempfindlichkeitspneumonitis (HP), sowohl akut als auch chronisch, die im Alter von 20 bis 55 Jahren auftritt, und
• Normale Reparatur bei jungen (18-40 Jahre) und alten (älter als 55 Jahre) Personen.

Methoden

Patienten ohne immunsuppressive Vorbehandlung (therapienaive Patienten) erhalten nach Sicherung der Diagnose (siehe unten: Ein-/Ausschlusskriterien) und nach Aufklärung im Screening eine immunsuppressive Therapie mit Prednisolon (Tagesdosis 1 mg/kg KG). ) für mindestens drei Monate, um Pathologien auszuschließen, die durch Entzündungsmechanismen dominiert werden. Während des Screening-Besuchs werden die Ergebnisse der histopathologischen Analyse gesichert und die klinische und funktionelle Vorgeschichte der Krankheit erfasst. Dazu gehören die vorherige Medikation, die Ergebnisse früherer Lungenfunktionstests (PFT) sowie die Ergebnisse der radiologischen Analyse (Computertomographie einschließlich HR-CT) und Laboruntersuchungen (ohne Kollagenose und Sicherung der HP-Serologie).

Drei Monate nach dem Screening-Besuch, bei Besuch 1, wird das funktionelle und radiologische Stadium der Lungenfibrose erneut beurteilt und die Patienten werden endgültig in die Studie aufgenommen. In Übereinstimmung mit den bei der Screeningvisite erhaltenen Befunden und aufgrund der bei Visite 1 erhaltenen funktionellen und radiologischen Ergebnisse werden die Patienten in die folgenden Untersuchungsgruppen stratifiziert:

Gruppe A:

(Limited UIP) Patienten mit nachgewiesener UIP und funktionell und radiologisch weniger fortgeschrittener Lungenfibrose (n=12), definiert durch Histopathologie (Beurteilung durch zwei unabhängige und erfahrene Pathologen, die nicht an der Studie beteiligt sind) und/oder Radiologie (Computertomographie [CT]-Scans inkl. hochauflösendes CT, unabhängig beurteilt durch einen erfahrenen, nicht an der Studie beteiligten Radiologen) und Lungenfunktionstests (PFT). PFT besteht aus Spirometrie, Messung mit Bodyplethysmograph, Messung der Kohlenmonoxid-Diffusionskapazität bei einem Atemzug und vollständiger kardiopulmonaler Belastungsprüfung, einschließlich Beurteilung der Lungenventilation und des Gasaustauschs in Ruhe und bei Belastung;

Gruppe B:

(fortgeschrittene UIP) Patienten mit nachgewiesener UIP (n=12) in einem signifikant fortgeschritteneren Krankheitsstadium, bestimmt durch PFT (FVC mindestens 10 Prozent und DLCO mindestens 15 Prozent niedriger als in Gruppe A) und CT-Scan;

Gruppe C:

(Chronisch fibrosierende Hypersensitivitätspneumonitis, HP) Patienten mit chronisch fibrosierender HP (n=12), diagnostiziert durch Histopathologie, Radiologie und Labortests;

Gruppe D:

(Akute HP) Patienten mit akuter HP (n=9), diagnostiziert durch Histopathologie, Radiologie und Labortests (Gruppe D: akute HP);

Gruppe E:

Regelmäßige Lungenreparatur 9 junge (18–40 Jahre) ohne klinisch offensichtliche Pathologie und 9 alte Freiwillige (55–80 Jahre) ohne Lungenfibrose werden als Kontrollen dienen.

Alle Patienten mit UIP und HP werden während eines Studienzeitraums von 12 Monaten nachbeobachtet. Die Studienzeit beginnt mit Besuch 1. Zusätzlich zu Besuch 1 werden zwei weitere Besuche nach 3 Monaten (Besuch 2, Funktionsbeurteilung) und nach 12 Monaten (Besuch 3, Studienende) durchgeführt.

Bei allen drei Besuchen werden folgende Untersuchungen durchgeführt:

• Klinische Untersuchung
• EKG
• PFT
• Herz-Lungen-Belastungstest
• Blutentnahme
• CT-Scan
• Eine Bronchoskopie mit Entnahme von 5 transbronchialen Biopsien zur biologischen Beurteilung aus Bereichen, die eine maximale Krankheitsaktivität im CT-Scan vermuten lassen, wird nur bei den Besuchen 1 und 3 durchgeführt.

Relevante Einschlusskriterien für Gruppe A (eingeschränkte UIP):

• Einverständniserklärung
• Histologischer Nachweis von Läsionen im Einklang mit UIP in chirurgischen Lungenbiopsien und/oder
• Radiologische Zeichen, die auf UIP hindeuten
• Keine Anzeichen weit verbreiteter Milchglastrübungen in CT-Scans
• Keine Symptome, die auf eine chronische Bronchitis/Bronchiolitis hindeuten, wie Husten und Anzeichen einer Bronchialobstruktion oder Hyperinflation
• Differenz der Werte der forcierten exspiratorischen Vitalkapazität (FVC) ≤ 10 % vorhergesagt zum Normalwert
• Differenz der Kohlenmonoxid-Diffusionskapazität (DLCO) im Ruhezustand von ≤ 15 % vorhergesagt zum Normalwert
• Frühere oder aktuelle Behandlung mit immunsuppressiven Medikamenten

Relevante Einschlusskriterien für Gruppe B (fortgeschrittene UIP) (außer Gruppe A):

• Anzeichen weit verbreiteter Milchglastrübungen in CT-Scans
• Symptome, die auf eine chronische Bronchitis hindeuten, wie Husten und Anzeichen einer Bronchialobstruktion oder Hyperinflation, können vorhanden sein
• Werte der forcierten exspiratorischen Vitalkapazität (FVC) im Unterschied > 10 % zum Normalwert
• Verringerung der Kohlenmonoxid-Diffusionskapazität (DLCO) im Ruhezustand von < 15 % vorhergesagt

Relevante Einschlusskriterien für Gruppe C:

• Einverständniserklärung
• Histologischer und/oder zytologischer Nachweis von Läsionen im Einklang mit chronischer HP in transbronchialen und/oder chirurgischen Lungenbiopsien, transbronchialen Biopsien oder Proben der bronchoalveolären Lavage (BAL).
• Radiologische Zeichen, die auf eine chronische HP hindeuten
• Anzeichen weit verbreiteter Milchglastrübungen in CT-Scans
• Symptome, die auf eine aktive Bronchitis/Bronchiolitis hindeuten, wie Husten und Anzeichen einer Bronchialobstruktion oder Hyperinflation, können vorhanden sein
• Ggf. serologischer Nachweis einer Überempfindlichkeit
• Werte der forcierten exspiratorischen Vitalkapazität (FVC) mit einem Unterschied von ≥ 10 % zum Normalwert
• Verringerung der Kohlenmonoxid-Diffusionskapazität (DLCO) im Ruhezustand um ≥ 15 % vorhergesagt
• Frühere oder aktuelle Behandlung mit immunsuppressiven Medikamenten

Relevante Einschlusskriterien für Gruppe D (außer Gruppe C):

• Einverständniserklärung
• Histologischer und/oder zytologischer Nachweis von Läsionen im Einklang mit akuter HP in transbronchialen Proben und Biopsien und/oder bronchoalveolären Lavage (BAL)-Proben
• Radiologische Zeichen, die auf eine akute HP hindeuten

Allgemeine Ausschlusskriterien

• Funktionell signifikante kardiovaskuläre Morbidität
• Ateminsuffizienz (PaO2 < 55 mmHg; PaCO2 > 50 mmHg)
• Signifikante pulmonale Hypertonie
• Deutliches Lungenemphysem
• Nicht funktionelle kontralaterale Lunge
• Krebs
• Signifikante koronare Herzkrankheit
• Gerinnungsstörung
• Schwangerschaft oder geplante Schwangerschaft während der Studie oder innerhalb von drei Monaten danach
• Bekannter Drogen- oder Alkoholmissbrauch innerhalb von 3 Jahren nach dem Screening
• Vermutliche Nichteinhaltung
• Bekannte Geschäftsunfähigkeit oder eingeschränkte Geschäftsfähigkeit beim Screening

Biopsien

Die Lungenproben für die biologische Analyse stammen sowohl aus diagnostischen chirurgischen Lungenbiopsien als auch aus transbronchialen Lungenbiopsien, die während der Bronchoskopien bei Besuch 1 und 3 entnommen wurden. Insgesamt werden bei jedem Besuch fünf transbronchiale Biopsien zur biologischen Analyse entnommen. Alle transbronchialen Lungenproben werden unter radiologischer Kontrolle aus den zuvor gemäß dem neuesten CT-Scan festgelegten peripheren Lungenbereichen entnommen. Die bei Visite 3 entnommenen Biopsien werden im selben Lungensegment durchgeführt wie die bei Visite 1 entnommenen.

Mit Ausnahme der Ergebnisse des letzten CT-Scans ist der Prüfarzt, der die Bronchoskopie durchführt, für alle klinischen Ergebnisse, die während der Besuche erhalten wurden, verblindet.

Molekularbiologische Bewertung

Die biologische Analyse wird unabhängig durchgeführt. Alle an der biologischen Analyse beteiligten Forscher werden für die Diagnose und den klinischen Verlauf der Patienten und Freiwilligen verblindet. Die Teilnehmer sind ausschließlich anhand ihrer Studienidentifikationsnummer (ID) identifizierbar. Die Studienproben werden gemäß der vom LIMS bereitgestellten Patienten-ID und Probenbeschreibung nummeriert. Die biologische Bewertung umfasst die Messung der Transkriptomik des gesamten Genoms, die Proteinanalyse durch Massenspektrometrie und EIA, die Analyse des DNA-Methylierungsstatus und die MikroRNA-Analyse. Die Messungen basieren auf Lungenproben, die nach Möglichkeit aus diagnostischen chirurgischen Lungenbiopsien und/oder aus transbronchialen Biopsien (TbX) stammen, die während einer Bronchoskopie bei Besuch 1 und 3 der Studie (Monat 0 und Monat 12) entnommen wurden. Darüber hinaus wird BAL-Flüssigkeit gelagert und zum Nachweis von Proteinen und Lipiden verwendet. Materialien für die DNA-Methylierungsanalyse werden sowohl aus Lungengewebe als auch aus Vollblutproben gewonnen.