Estudio observacional de sepsis y neumonía para desarrollar pruebas diagnósticas

Se proponen 3 objetivos interdependientes para descubrir e iniciar el desarrollo de nuevas pruebas de diagnóstico in vitro (IVD) para la sepsis grave (SS) y la neumonía adquirida en la comunidad (NAC).

Objetivo Específico 1: Descubrimiento y desarrollo inicial de un IVD para el diagnóstico precoz de la sepsis grave.

En pacientes con sospecha de sepsis, la identificación temprana y precisa de los pacientes que desarrollarán disfunción orgánica (SS) es fundamental para un manejo efectivo y un resultado positivo. Si bien las definiciones de la Conferencia de Consenso del Colegio Estadounidense de Médicos del Tórax/Sociedad de Medicina de Cuidados Críticos brindan una guía clínica para identificar a los pacientes que tienen SS, proponemos desarrollar un IVD rápido en el punto de atención (POC) para el diagnóstico temprano de SS. La base del IVD propuesto será la medición de varias proteínas plasmáticas de respuesta del huésped. Cuando se realiza en pacientes en la etapa más temprana de la sepsis, esta prueba tendrá valor pronóstico, identificando rápidamente a los pacientes que tendrán malos resultados o cursos complicados.

La disponibilidad de este IVD permitirá la selección de pacientes para la disposición adecuada, como la unidad de cuidados intensivos (UCI), y el uso de terapias médicas, como la terapia temprana dirigida por objetivos (EGDT), reduciendo así la mortalidad y aumentando la eficacia de la asignación de recursos. Existe una literatura considerable sobre los cambios en las proteínas plasmáticas del huésped durante la sepsis. Además, en estudios preliminares que midieron más de 100 proteínas del huésped en la sangre de más de 300 pacientes con SS, hemos identificado varios biomarcadores candidatos de SS. Proponemos inventariar, replicar y validar la utilidad de estos biomarcadores de SS e identificar biomarcadores plasmáticos novedosos de SS, a través de una revisión de la literatura y un estudio clínico prospectivo que emplea 2 tecnologías proteómicas (espectrometría de masas e inmunoensayos multiplexados), plasma basado en espectrometría de masas metabolómica y secuenciación de ARNm derivado de linfocitos de sangre periférica. Tenemos la intención de inscribir a 1200 pacientes con sepsis (evidencia de infección y 2 o más criterios del síndrome de respuesta inflamatoria sistémica, SIRS) en 3 hospitales de atención terciaria y departamentos de emergencia (ED) de EE. UU., y monitorear su curso tanto por índices de gravedad clínica establecidos (Evaluación de salud crónica y fisiología aguda [APACHE II] y puntajes del equipo de investigación de resultados de pacientes con neumonía [PORT], y puntos finales metabólicos como lactato, déficit de base y pH) y determinación de eventos complicados (como SS, shock séptico, insuficiencia renal aguda (IRA), síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA), coagulopatía intravascular diseminada (CID) y muerte). Se anticipa que aproximadamente el 60% de los pacientes desarrollarán SS.

Los datos se almacenarán en un registro de pacientes anónimo, encriptado y basado en la web. Se realizarán análisis bivariables para identificar y validar las diferencias de biomarcadores entre los grupos. Además, tenemos la intención de realizar un modelo predictivo utilizando análisis multivariables de los biomarcadores validados y derivar un panel de biomarcadores y un algoritmo para el diagnóstico temprano de SS. El valor predictivo del panel de biomarcadores para el diagnóstico precoz del SS se comparará con los índices pronósticos establecidos, como los criterios de valoración metabólicos y la puntuación APACHE II. Se identificarán nuevos biomarcadores de NAC grave mediante espectrometría de masas de muestras de plasma con EDTA de pacientes. Sujeto a la disponibilidad de inmunoensayos multiplexados, algunos de estos biomarcadores se replicarán mediante inmunoensayo en las mismas muestras.

Durante el período de concesión, se desarrollará un plan para el desarrollo de IVD del panel de biomarcadores para el diagnóstico temprano de SS. Se anticipa que esto implicará la optimización del ensayo y la transferencia a una plataforma de IVD existente y validada, procesos de desarrollo de IVD regulados por la FDA e incorporación de IVD en un algoritmo de tratamiento intensivo. El IVD propuesto será un ensayo de oligoplejos realizado en una sola muestra de sangre utilizando inmunoensayos en una plataforma de diagnóstico establecida con un tiempo hasta el primer resultado de menos de 30 minutos y capaz de usarse en un entorno de POC, como un servicio de urgencias o una UCI.

Objetivo específico 2: desarrollo de biomarcadores para la diferenciación temprana de malos resultados en la NAC Las complicaciones de la NAC, incluida la insuficiencia respiratoria, la insuficiencia de otros sistemas orgánicos y la sepsis grave, son determinantes importantes de la morbilidad y la mortalidad. En el momento de la presentación con NAC, la identificación precisa de los pacientes que tendrán un curso complicado o un resultado deficiente es fundamental para un manejo eficaz y un resultado positivo. Paralelamente al objetivo específico 1, proponemos identificar biomarcadores para el diagnóstico/pronóstico temprano de mala evolución en pacientes con NAC ("NAC grave"). Los biomarcadores serán varios, respuesta del huésped, proteínas plasmáticas que diferencian la NAC leve de la grave. El diagnóstico precoz de NAC grave permitirá la selección de pacientes para hospitalización, reduciendo así la mortalidad y aumentando la eficacia de la asignación de recursos.

Se anticipa que aproximadamente el 33 % de los pacientes inscritos en el estudio clínico del objetivo específico 1 (evidencia de infección y dos o más criterios de SIRS) tendrán NAC como la infección subyacente que causa la sepsis. Además, se anticipa que aproximadamente el 25% de estos pacientes con NAC desarrollarán NAC grave. El objetivo específico 2 propone un análisis secundario e independiente de todos los pacientes inscritos en el estudio clínico del objetivo específico 1 que tienen NAC para identificar biomarcadores para el diagnóstico precoz de NAC grave. Proponemos inventariar los biomarcadores candidatos existentes de NAC grave a través de la revisión de la literatura. Además, proponemos validar la utilidad de algunos de estos biomarcadores e identificar una serie de nuevos biomarcadores de NAC grave a través del análisis del subconjunto de pacientes en el estudio clínico prospectivo que tienen NAC y empleando 2 tecnologías proteómicas (espectrometría de masas y multiplexado). inmunoensayos), metabolómica plasmática basada en espectrometría de masas y secuenciación de ARNm derivado de linfocitos de sangre periférica. Se realizarán análisis bivariables para identificar las diferencias de biomarcadores plasmáticos entre NAC leve y grave. Se realizarán análisis multivariables para derivar un panel de biomarcadores de plasma y un algoritmo para el diagnóstico temprano de NAC grave. El panel de biomarcadores para el diagnóstico precoz de NAC grave se comparará con índices de pronóstico establecidos, como la puntuación PORT. Se identificarán nuevos biomarcadores de NAC grave mediante espectrometría de masas de muestras de plasma con EDTA de pacientes.

Sujeto a la disponibilidad de inmunoensayos multiplexados, algunos de estos biomarcadores se replicarán mediante inmunoensayo en las mismas muestras.

Durante el período de adjudicación, se desarrollará un plan de validación de panel y desarrollo de IVD para el diagnóstico temprano de NAC grave. Se prevé que este último implique la optimización del ensayo y la transferencia a una plataforma de IVD existente y validada, procesos de desarrollo de IVD regulados por la FDA e incorporación de IVD en un algoritmo de tratamiento intensivo. El IVD propuesto será un ensayo de oligoplejos realizado en una sola muestra de sangre utilizando inmunoensayos en una plataforma de diagnóstico establecida con un tiempo hasta el primer resultado de menos de 30 minutos y capaz de usarse en un entorno de POC, como un servicio de urgencias o una UCI. Se anticipa que será una extensión de la línea de productos del SS IVD.

Objetivo específico 3: Desarrollo de biomarcadores para la diferenciación temprana de patógenos de sepsis y NAC Actualmente, el tratamiento antimicrobiano inicial de la sepsis y NAC es empírico. Los agentes etiológicos comunes en la sepsis son las bacterias grampositivas (Staphylococcus spp. y Streptococcus spp.), bacterias gramnegativas (p. ej., Escherichia coli, Klebsiella spp. y Enterobacter spp.) y hongos (Candida spp.). Los agentes etiológicos comunes en la NAC son Streptococcus pneumoniae, Legionella pneumophila, Mycoplasma spp. y virus. La capacidad de distinguir estos patógenos en el momento de la presentación de sepsis o NAC permitiría potencialmente una terapia inicial más dirigida en lugar de de amplio espectro. La administración más temprana de antimicrobianos apropiados reduciría el costo de manejo del paciente asociado con una terapia ineficaz y disminuiría la probabilidad de resistencia a los antibióticos. Proponemos identificar biomarcadores del huésped para la diferenciación temprana de hasta 4 agentes etiológicos comunes en sepsis y NAC. Nuestros estudios preliminares han establecido una prueba de concepto para la diferenciación entre clases de patógenos en la sepsis en función de las diferencias específicas en las proteínas solubles del huésped en una muestra de sangre. Según nuestros estudios preliminares, se prevé que aproximadamente el 25 % de los pacientes del estudio clínico del objetivo específico 1 tendrán un hemocultivo positivo. Se anticipa que al menos 33 de estos pacientes tendrán bacteriemia por S. aureus y 20 bacteriemia por gramnegativos. El objetivo específico 3 propone comparar muestras de plasma de pacientes con bacteriemia por S. aureus y gramnegativos para identificar biomarcadores del huésped para la diferenciación temprana de agentes de clase específicos en la sepsis. Al igual que en los objetivos específicos 1 y 2, se proponen análisis bivariables y multivariables de biomarcadores para desarrollar un panel de biomarcadores para la diferenciación temprana de sepsis estafilocócica y gramnegativa. Se propone un análisis similar para diferenciar los patógenos de la PAC. Sin embargo, dada la ausencia de un método estándar de oro de alta sensibilidad para la determinación del patógeno causal en la NAC, el objetivo específico 3 propone el objetivo más conservador de diferenciar la NAC neumocócica de la NAC atípica en función de las diferencias cuantitativas en los biomarcadores sanguíneos del huésped. El grupo de NAC neumocócica se seleccionará del conjunto de datos del estudio clínico según criterios rigurosos: S. pneumoniae de cultivo de sangre o esputo o detección de antígeno neumocócico en orina, evidencia clínica de NAC y radiografía de tórax típica (consolidación lobar). El grupo de NAC no neumocócica se determinará mediante cultivos neumocócicos y antígeno urinario negativos, evidencia clínica de NAC y una radiografía de tórax atípica. Se anticipa que al menos 20 pacientes (15% de los 133 con NAC) tendrán NAC neumocócica confirmada y 40 pacientes (30%) NAC atípica, no neumocócica. Biomarcadores para la diferenciación de i. Bacteriemia por S. aureus a partir de bacteriemia por gramnegativos, y ii. la NAC neumocócica de NAC atípica, se identificará mediante espectrometría de masas de muestras de plasma con EDTA del paciente. Sujeto a la disponibilidad de inmunoensayos multiplexados, algunos de estos biomarcadores se replicarán mediante inmunoensayo en las mismas muestras. Cabe señalar que, dada la reducción impuesta por el presupuesto en la inscripción de pacientes de un tercio de lo propuesto originalmente, no estamos seguros de que se inscriban suficientes pacientes para que todos los análisis del objetivo específico 3 sean significativos. Proponemos evaluar el tamaño de los grupos de pacientes inscritos por agente de clase específico para seleccionar dos comparaciones específicas entre la sepsis y los patógenos de la NAC que tengan el tamaño suficiente para permitir un análisis significativo.

Se pretende validar y desarrollar estos biomarcadores en paneles de biomarcadores y rápidos, POC, IVD para la diferenciación temprana de patógenos en sepsis y NAC, pero está más allá del alcance de la presente propuesta. Se prevé una ampliación de la línea de productos del SS IVD. Al igual que la prueba para el diagnóstico temprano de SS, los IVD para la diferenciación temprana de los patógenos de la NAC y la sepsis serán ensayos oligoplex realizados en muestras de sangre únicas utilizando inmunoensayos u otros ensayos de analitos.