Marker für COPD-Exazerbationen (MARKED)

Die MARKED-Studie ist eine explorative, prospektive, monozentrische Längsschnitt-Beobachtungsstudie mit achtwöchiger Nachbeobachtung. Primäres Ziel ist es, zu untersuchen, welche Biomarker aus einem Panel häufig gemessener Biomarker (Symptome, Vitalfunktionen, Lungenfunktionsparameter und Spontanauswurf, Nasen-Rachen-Abstriche, Stuhl- und Blutproben) eine Exazerbation und/oder Atemwegsinfektion bei Patienten mit COPD vorhersagen. Darüber hinaus sind sekundäre Ziele:

I. um Längsveränderungen in der mikrobiellen Zusammensetzung und Wirt-Mikrobiom-Interaktionen im stabilen Zustand, bei AECOPD und während der Erholung zu untersuchen.

II. Untersuchung der Heterogenität von AECOPD durch umfassende klinische, funktionelle, mikrobielle, proteomische, transkriptomische, genetische, metabolomische, entzündliche und biochemische Charakterisierung dieser Ereignisse.

III. um die Korrelation zwischen mikrobiellen Veränderungen in den Atemwegen/dem Darm und entzündlichen Biomarkern im Blut während der Langzeitnachsorge zu bestimmen.

IV. Längsschnittuntersuchung von Biomarkern der AECOPD in klinisch relevanten Untergruppen von Patienten mit COPD (z. aktuelle vs. Ex-Raucher, hohe vs. niedrige Eosinophilen im Blut, häufige vs. seltene Exazerbatoren).

V. umfassend zu untersuchen, ob Wirt-Mikrobiom-Interaktionen, Biomarker und Vorhersagemodelle diejenigen Patienten identifizieren, bei denen es trotz eines Atemwegsinfekts nicht zu einer Exazerbation kommt.

Alle vom Arzt in Ciro als mäßig oder schwer bewerteten AECOPD werden in dieser Studie erfasst. Moderate AECOPD sind definiert durch eine Verschlechterung der Symptome an > 2 aufeinanderfolgenden Tagen, die zu einer Behandlung mit systemischen Glukokortikoiden, Antibiotika oder beidem führt. Schwere Ereignisse sind gekennzeichnet durch (enhanced) Sauerstofftherapie, nicht-invasive Beatmung (NIV) oder Krankenhausaufenthalte, die > 24 Stunden dauerten, zusätzlich zu einer Behandlung mit systemischen Glukokortikoiden, Antibiotika oder beidem.

Während angestrebt wird, mindestens 50 Patienten mit AECOPD und mindestens 50 Patienten ohne AECOPD einzuschließen, werden bis zu 150 konsekutive Patienten mit einer Primärdiagnose von COPD, die zur stationären Lungenrehabilitation bei Ciro zugelassen wurden, für die Studie rekrutiert. Obwohl Faustregeln für die Stichprobengröße für multivariable Regressionsmodellierung und Vorhersagemodellierungsstrategien existieren, ist diese Studie explorativer Natur. Daher übersteigt die Menge an Biomarkern die Menge bei Anwendung der Faustregel, die besagt, dass für jede potenzielle prädiktive Variable 10 Ereignisse beobachtet werden sollten. Die Studie zielt darauf ab, mindestens 50 einzelne Patienten mit ≥ 1 AECOPD und mindestens 50 einzelne Patienten ohne AECOPD einzuschließen, um genaue Benchmark-Daten (d. h. ausreichende Genauigkeit zur Schätzung von Mittelwert und Standardabweichung [SD]) für explorative Biomarker. Aus früheren Studien zu Ciro ist bekannt, dass etwa 42 % der Patienten während der Aufnahme mindestens eine AECOPD entwickeln (16). Da AECOPD unvorhersehbar und variabel sind, was ein wichtiger Grund für die vorliegende Studie ist, werden voraussichtlich 100-150 Patienten eingeschlossen werden müssen. Das Ziel dieser Studie ist nicht die Entwicklung eines multivariaten Modells, sondern die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Biomarkern und dem Auftreten eines Ereignisses.

Baseline-Merkmale werden gegebenenfalls als Mittelwert und Standardabweichung oder als Median und Interquartilbereich (IQR) für kontinuierliche Variablen und als Anzahl und Prozentsatz für kategoriale Merkmale angegeben. Prädiktoren für die Zeit bis zum ersten AECOPD während des Studienzeitraums werden mithilfe der univariaten und multivariablen Cox-Proportional-Hazards-Regression modelliert. Assoziationen werden als Hazard Ratio (HR) und 95 % Konfidenzintervall (CI) dargestellt. Die Abhängigkeit der Vorhersageleistung von Biomarkern wird anhand von Interaktionstermen getestet. Die Konkordanz-Statistik oder c-Statistik wird geschätzt, um die Diskriminationsfähigkeit zu beurteilen. Weiterhin werden zeitabhängige AUC-Receiver Operating Characteristics (ROC) Plots erstellt. Die Kalibrierung wird bewertet, indem die vorhergesagte Wahrscheinlichkeit mit der beobachteten Wahrscheinlichkeit einer AECOPD verglichen und mit einem Kalibrierungsdiagramm und einer Kalibrierungssteigung untersucht wird, wobei angenommen wird, dass vor dem Ende der Nachsorge keine Datenzensierung erfolgt.

Die Charakterisierung des Mikrobioms wird durch die Alpha- und Beta-Diversität und die relative Häufigkeit von Bakterientaxa bestimmt. Die Alpha-Diversität wird als kontinuierliche Variable behandelt und unter Verwendung geeigneter statistischer Tests analysiert, während die Bestimmung der Beta-Diversitäts-Abstände unter Verwendung einer Hauptkomponentenanalyse durchgeführt wird. Multiomic-Analysen werden verwendet, um Hypothesen über die Treiber zu generieren, die das Fortschreiten zu AECOPD fördern. Die differentielle Anreicherungsanalyse für die Merkmalsauswahl über alle Omics hinweg wird nach Berücksichtigung mehrerer Hypothesentests unter Verwendung eines robusten Modells durchgeführt, das Verteilungsannahmen berücksichtigt. Die Assoziation zwischen genetischen Varianten und (AE)COPD und mikrobiellen Infektionen wird anhand von Gesamtexom-Sequenzierungsdaten untersucht.

Selbstorganisierende Karten (SOMs, auch als Kohonen-Karten bezeichnet) werden verwendet, um mithilfe von Viscovery Profiler 7.1 (Viscovery Software GmbH, Wien, Österreich) eine geordnete Darstellung der ausgewählten Attribute zum Zeitpunkt der AECOPD zu erstellen. Basierend auf den identifizierten homogenen Datengruppen, die im SOM-Modell erstellt wurden, werden Cluster mit dem SOM-Ward-Cluster-Algorithmus von Viscovery generiert. Zusammenfassende Variablen klinischer Merkmale für die Gesamtstichprobe und für Cluster werden als Mittelwert und SD für quantitative Variablen und als Prozentsätze für diskrete Variablen dargestellt. Unterschiede zwischen den Gruppen werden unter Verwendung integrierter zweiseitiger t-Tests bewertet. Korrelationen mit wiederholten Messungen werden verwendet, um den intraindividuellen Zusammenhang zwischen mikrobiellen Veränderungen in den Atemwegen/dem Darm und systemischen entzündlichen Biomarkern bei allen Patienten zu bestimmen.

Im Falle fehlender Daten zu Prädiktoren wird eine stochastische Regressionsimputation mit vollständig bedingter Spezifikation verwendet, um den Datensatz zu imputieren, um die Verwendung aller eingeschlossenen Patienten für die Analysen zu ermöglichen. Die Werte werden unter Verwendung des prädiktiven Mittelwertabgleichs gezogen. Die statistische Signifikanz wird mit p bezeichnet

Die aktuelle Studie wird als Forschung mit vernachlässigbarem Risiko eingestuft. Mit der Teilnahme an dieser Studie sind keine ernsthaften Risiken verbunden. Bei venöser Blutentnahme können Hämatome auftreten. Während der Nasenprobenahme können nasale Beschwerden auftreten. Patienten können aufgrund zusätzlicher täglicher Messungen (z. Fragebögen, Lungenfunktion) und/oder die Teilnahme an der Studie verweigern oder die Studie abbrechen aufgrund der Belastung durch häufige Probenahmen und andere Beurteilungen. Umfangreiche Richtlinien wurden erstellt, um die wissenschaftliche Forschung bei Ciro strukturiert und protokollbasiert zu überwachen. Im Rahmen des NFU-Berichts „Qualitätssicherung personenbezogener Forschung“ wurde die aktuelle prüferinitiierte Forschung als Forschung mit vernachlässigbarem Risiko eingestuft. Der zugewiesene Monitor des Studienzentrums überwacht jährlich die Sicherheit der Teilnehmer und die Genauigkeit der folgenden Verfahren, wie im Protokoll beschrieben, durch das Forschungspersonal. Die Überwachung wird in Übereinstimmung mit der Guten Klinischen Praxis (GCP) durchgeführt, um eine qualitativ hochwertige Forschung zu erreichen und die Patientensicherheit zu gewährleisten.

Gemäß dem Medical Research Involving Human Subjects Act (WMO) wird die Studie ausgesetzt, wenn die Gesundheit oder Sicherheit der Probanden gefährdet wird. Die akkreditierte Medizinethische Lehrkommission (Medical Research Ethics Committees United [MEC-U], Nieuwegein, Niederlande) wird nach Kenntniserlangung unverzüglich benachrichtigt. Unerwünschte und schwerwiegende unerwünschte Ereignisse werden aufgezeichnet. AECOPD im Krankenhaus gilt nicht als schwerwiegendes unerwünschtes Ereignis. Exazerbationen und stationäre AECOPD werden MEC-U jährlich gemeldet. Ciro hat Protokolle für das Management von AECOPD erstellt; diese Protokolle werden auch für die in die Studie eingeschlossenen Patienten befolgt. Moderate AECOPD werden bei Ciro behandelt, das Lungenrehabilitationsprogramm wird nach Bedarf angepasst. Patienten mit schwerer AECOPD, die eine Krankenhauseinweisung erfordern, werden an ein nahe gelegenes Krankenhaus überwiesen.

Die ethische Genehmigung für die Studie wurde von MEC-U erteilt (NL71364.100.19). Die Studie wird gemäß den Grundsätzen der Deklaration von Helsinki (64. WMA-Generalversammlung, Fortaleza, Brasilien, Oktober 2013 (17)) und in Übereinstimmung mit der WMO durchgeführt. Vor der Teilnahme an der Studie wird von allen Teilnehmern eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt. Die Ergebnisse der Studie werden in von Experten begutachteten wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht und auf (inter)nationalen Konferenzen präsentiert. Auf Wunsch werden die Teilnehmer über die Ergebnisse der Studie informiert.