Molekyyli- ja proteiinibiomarkkerien validointi sepsiksessä (VAMp-sepsis)

Sepsis, joka määritellään henkeä uhkaavaksi elinten vajaatoiminnaksi, joka johtuu isännän epäsäännöllisestä vasteesta infektioon, on edelleen kriittisesti sairaiden potilaiden johtava kuolinsyy, ja se on sisällytetty WHO:n vuoden 2017 päätöslauselmaan terveysprioriteetiksi. Tämän häiriön diagnosointi on haastavaa, koska sepsiksen systeemisen tulehduksen kliiniset merkit ja oireet menevät päällekkäin ei-infektoivien kriittisten tilojen eli vakavan tulehdusreaktion oireyhtymän (SIRS) kanssa, esim. sydämenpysähdys ja palovammat. Varhainen ja tarkka sepsiksen diagnosointi on ratkaisevan tärkeää potilaiden tulosten parantamiseksi ja antibioottien käytön vähentämiseksi. Viivästykset antibioottien antamisessa liittyvät huonompiin tuloksiin; Mutta paradoksaalista kyllä, mielivaltainen antibioottien määrääminen potilaille, joilla ei ole bakteeri-infektioita, lisää sekä sairastuvuutta että mikrobilääkeresistenssiä. Epäasianmukaisten antibioottireseptien määrä sairaalaympäristössä on arviolta 30–50 %, ja sitä alentaisi parempien diagnostisten testien saatavuus.

Tällä hetkellä ei ole olemassa kultastandardin mukaista laboratoriotestiä, joka voisi laajasti määrittää infektion esiintymisen ja tyypin. Vaikka uusi polymeraasiketjureaktioon (PCR) perustuva molekyylidiagnostiikka voi profiloida patogeenejä suoraan veriviljelmästä, ne kärsivät herkkyysongelmista, koska ne ovat riippuvaisia ​​riittävästä määrästä patogeeneja verinäytteessä. Ne rajoittuvat myös erillisten patogeenien havaitsemiseen. Seurauksena on, että isännän immuunivastetta profiloivaan molekyylidiagnostiikkaan kiinnitetään yhä enemmän huomiota. Nykyiset sepsiksen ryhmittelyt perustuvat kliinisiin kriteereihin, kuten sokkiin, infektion lähteeseen tai elinten vajaatoimintaan, mutta tällaiset ryhmittelyt eivät välttämättä edusta taustalla olevaa biologiaa, joka ohjaa isännän vastetta. He eivät myöskään ole onnistuneet sovittamaan potilaita riittävästi uusiin interventioihin. Jos sepsiksen heterogeenisyys todella heijastaa isäntävasteen heterogeenisyyttä, näiden taustalla olevien isäntävastetyyppien karakterisointi on olennaista, jotta sepsiksen tarkkuushoitoja voidaan mahdollistaa.

Edellisessä monikeskustutkimuksessa kliinis-ajallisessa tutkimuksessa kolmessa potilasryhmässä, jotka on otettu tehohoitoyksikölle (ICU); (i) poissa sairaalan sydänpysähdyksestä (n = 36 - SIRS-ryhmä)) (ii) keuhkoseppsis (n = 84) (iii) vatsan sepsis (n = 64) ja 30 tervettä kontrollia, validoidut mahdolliset isännän immuunibiomarkkerit. Käyttämällä 202 näytettä näistä kohortteista, tutkijat johtivat joukon geenibiomarkkereita, jotka voivat tunnistaa potilaat, joilla on vaikea tulehdus, ja erottaa sepsiksen tartuttamattomasta tulehduksesta useissa kliinisissä tiloissa. Muita biomarkkereita on tunnistettu käytettäväksi muihin tarkoituksiin, esim. ennuste/vakavuus. Tästä työstä syntynyt patenttimme on jätetty ja siirtynyt PCT-vaiheeseen. Näistä patentoiduista markkereista on rajattu 17 geenin niukka joukko, jotka ovat edelleen arvioitavana. On tunnistettu kahden geenikokonaisuuden alipaneeli, joka pystyy havaitsemaan tarkasti vakavan tulehduksen käyttämällä vastaanottimen toimintaominaisuus/käyrän alla olevaa aluetta (ROC) -analyysiä arvolla noin 0,98. Kolmen/neljän geenikokonaisuuden paneeli on tunnistettu SIRS:n erottamiseksi kaikista sepsistyypeistä (ROC 0,89-0,92), kaikki riippuu herkkyyden tai tarkkuuden alueen asetuksista.

Sepsiksen aiheuttaman tulehduksen parempaa diagnostiikkaa tarvitaan sekä laitos- että avohoidossa. Heikkotarkkuuksisissa avohoidossa, joka muodostaa noin 80 % koko Yhdistyneen kuningaskunnan antibioottien käytöstä. Yksinkertainen diagnostiikka, jolla voidaan erottaa septinen tulehdusprosessi vaarattomasta, itsestään rajoittuvasta tilasta, auttaisi asianmukaisessa mikrobilääkkeiden käytössä, asianmukaisessa lajittelussa, välttäen lisätutkimukset ja asianmukainen eskalaatio / sisäänpääsy. Korkeammissa olosuhteissa ei-tarttuvan tulehduksen syyt on tärkeää sulkea pois; antibioottien määräämisen päätösmalliin tulisi sisältyä ei-infektio, ei-terve syy. Luotettavan diagnoosin, kuten meidän, on erotettava kaikki kolme esitystapaa: ei-infektoitunut tulehdus, sepsis ja suhteellinen terveys. Se edustaa merkittävää muutosta diagnostisten/kerroittavien valmiuksien tarjoamisessa, parantaa huomattavasti päätöksenteko- ja potilashallintapolkuja ja mahdollisesti vähentää antibioottien liikakäyttöä akuutissa lääketieteellisessä ja tehohoidon ympäristössä.

Kun nämä biomarkkerit on validoitu itsenäisessä kohortissa qPCR:llä mRNA:lle ja niiden suhteellisille proteiineille, yhdessä mukana olevan helppokäyttöisen, kliinisesti suuntautuneen pisteytysjärjestelmän kanssa muodostavat täydellisen tietopaketin, joka voidaan ottaa käyttöön sisäisesti asianmukaisen lisäakkreditoinnin mukaisesti. ja/tai hyödynnetään kaupallisten kumppanien kassalaitteiden kehittämisessä. Tämä jälkimmäinen vaihtoehto voisi osoittautua hyödylliseksi testin levittämisessä muille patentteja soveltuville maailmanlaajuisille alueille.

Nämä havainnot on kiireesti validoitava useilla tavoilla. Käyttämällä riippumatonta potilasryhmää, jossa laboratoriotutkijat ovat sokeutuneet rekrytoitujen potilaiden kliinisille fenotyypeille, eivätkä kliinikot ole tietoisia geenien ilmentymistiedoista.

Bioinformatiikan lähestymistapa jo julkaistujen aineistojen tulosten validointiin

Tässä projektissa käytetään erilaisia ​​lähestymistapoja näiden uusien SIRS- tai sepsikseen liittyvien biomarkkereiden validoimiseksi, jotka on tunnistettu keinotekoisen hermoverkon (ANN) avulla, ja aiemmin julkaistujen tietokokonaisuuksien parametrisen tiedon louhinnan avulla, jotka on validoitu aiemmin aiemmasta hyvin karakterisoidusta kliinisestä kohortista.

1. Englannin kansanterveyslaboratoriot arvioivat biomarkkerin mRNA:n ilmentymistä käyttämällä qPCR-lähestymistapaa, jossa RNA puhdistetaan potilaasta ja kontrolloidaan kokoverta.
2. Englannin kansanterveysalan ja Cardiffin laboratoriot arvioivat proteiinien biomarkkereita ELISA-määrityksillä
3. Veren proteominen analyysi ulkopuolisten yhteistyökumppaneiden toimesta

Tietojen jatkoanalyysit suoritetaan käyttämällä ROC-käyräanalyysiä ja aritmeettisia algoritmeja ja/tai muita tilastollisia/bioinformatiikan menetelmiä. Spesifisyyden ja herkkyyden sekä positiivisten ja negatiivisten ennustearvojen arviointi vakiintuneilla menetelmillä suoritetaan myös biomarkkeripaneelien suorituskyvyn arvioimiseksi potilaskontrolli- ja sairausryhmien erottamisessa.