Validation de biomarqueurs moléculaires et protéiques dans le sepsis (VAMp-sepsis)

La septicémie, définie comme une défaillance organique potentiellement mortelle résultant d'une réponse dérégulée de l'hôte à l'infection, reste l'une des principales causes de décès chez les patients gravement malades et a été incluse comme priorité sanitaire dans une résolution de l'OMS de 2017. Le diagnostic de ce trouble est difficile car les signes cliniques et les symptômes de l'inflammation systémique dans la septicémie se chevauchent avec ceux des conditions critiques non infectieuses, c'est-à-dire le syndrome de réponse inflammatoire sévère (SIRS), par ex. arrêt cardiaque et brûlures. Un diagnostic précoce et précis de la septicémie est essentiel pour améliorer les résultats des patients et réduire l'utilisation d'antibiotiques. Les retards dans l'administration d'antibiotiques sont associés à de moins bons résultats; cependant, paradoxalement, la prescription aveugle d'antibiotiques à des patients sans infections bactériennes augmente à la fois les taux de morbidité et de résistance aux antimicrobiens. Le taux de prescriptions d'antibiotiques inappropriés en milieu hospitalier est estimé à 30 à 50 % et serait diminué par l'accès à des tests diagnostiques améliorés.

Il n'existe actuellement aucun test de laboratoire de référence permettant de déterminer de manière générale la présence et le type d'infection. Bien que les nouveaux diagnostics moléculaires basés sur la réaction en chaîne par polymérase (PCR) puissent profiler les agents pathogènes directement à partir de l'hémoculture, ils souffrent de problèmes de sensibilité en raison de la dépendance à un nombre suffisant d'agents pathogènes dans l'échantillon de sang. Ils sont également limités à la détection d'une gamme discrète d'agents pathogènes. En conséquence, l'accent est de plus en plus mis sur les diagnostics moléculaires qui dressent le profil de la réponse immunitaire de l'hôte. Les regroupements actuels de septicémie sont basés sur des critères cliniques tels que la présence d'un choc, d'une source d'infection ou d'une défaillance d'organe, mais ces regroupements peuvent ne pas représenter la biologie sous-jacente à l'origine de la réponse de l'hôte. Ils n'ont pas non plus réussi à jumeler adéquatement les patients pour de nouvelles interventions. Si l'hétérogénéité de la septicémie reflète véritablement l'hétérogénéité de la réponse de l'hôte, la caractérisation de ces types de réponse sous-jacents de l'hôte sera fondamentale pour permettre une thérapie de précision contre la septicémie.

Dans une précédente étude multicentrique, clinico-temporelle dans trois cohortes de patients admis à l'unité de soins cliniques intensifs (USI); (i) arrêt cardiaque hors hôpital (n = 36 - groupe SIRS)) (ii) septicémie pulmonaire (n = 84) (iii) septicémie abdominale (n = 64) et 30 témoins sains, biomarqueurs immunitaires potentiels de l'hôte validés. À l'aide de 202 échantillons de ces cohortes, les chercheurs ont dérivé un ensemble de biomarqueurs génétiques qui peuvent identifier les patients présentant une inflammation sévère et distinguer la septicémie de l'inflammation non infectée dans un large éventail de conditions cliniques. D'autres biomarqueurs ont été identifiés pour être utilisés à d'autres fins, par ex. pronostic/gravité. Notre brevet issu de ces travaux a été déposé et est entré au stade PCT. A partir de ces marqueurs brevetés, un ensemble parcimonieux de 17 gènes a été délimité, qui sont en cours d'évaluation. Un sous-groupe de deux entités génétiques a été identifié qui peut détecter avec précision une inflammation sévère à l'aide de l'analyse des caractéristiques de fonctionnement du récepteur/aire sous la courbe (ROC) avec une valeur d'environ 0,98. Un panel de trois/quatre entités géniques a été identifié pour la discrimination du SIRS de tous les types de septicémie (ROC 0,89-0,92), tout dépend des réglages de la plage de sensibilité ou de spécificité.

De meilleurs diagnostics pour l'inflammation induite par la septicémie sont nécessaires dans les milieux hospitaliers et ambulatoires. Dans les contextes de soins ambulatoires de faible acuité, contribuant à environ 80 % de l'utilisation totale d'antibiotiques au Royaume-Uni, un diagnostic simple pour distinguer un processus inflammatoire septique d'une condition inoffensive et auto-limitative, aiderait à une utilisation appropriée des antimicrobiens, à un triage approprié, en évitant d'autres investigations et escalade / admissions appropriées. Dans les milieux d'acuité plus élevée, les causes d'inflammation non infectieuse sont importantes à exclure ; un modèle de décision pour la prescription d'antibiotiques devrait inclure une cause non infectieuse et non saine. Un diagnostic fiable, tel que le nôtre, doit distinguer les trois présentations : inflammation non infectée, septicémie et état de santé relatif. Il représentera un changement majeur dans la fourniture de capacités de diagnostic/stratification, améliorera considérablement les voies de décision et de gestion des patients et réduira potentiellement la surutilisation d'antibiotiques dans l'environnement médical aigu et de soins intensifs.

Ces biomarqueurs, une fois validés dans une cohorte indépendante via la qPCR pour l'ARNm et leurs protéines correspondantes, ainsi qu'un système de notation accompagné, facile à utiliser et à orientation clinique, représenteront un ensemble de données complet qui peut être déployé en interne, sous réserve de l'accréditation supplémentaire appropriée. et/ou mis à profit pour le développement de dispositifs de point de service par des partenaires commerciaux. Cette dernière option pourrait s'avérer utile pour la diffusion du test dans d'autres territoires mondiaux appropriés aux brevets.

Il est urgent de valider ces résultats de plusieurs manières ; Utilisation d'une cohorte de patients indépendante, où les scientifiques de laboratoire ne connaissent pas les phénotypes cliniques des patients recrutés et les cliniciens ne sont pas au courant des données d'expression génique.

Utiliser une approche bioinformatique pour valider les résultats dans des ensembles de données déjà publiés

Ce projet utilisera différentes approches pour valider ces nouveaux biomarqueurs associés au SIRS ou à la septicémie identifiés par le réseau de neurones artificiels (ANN) et l'exploration de données paramétriques d'ensembles de données précédemment publiés et validés ultérieurement à partir d'une cohorte clinique bien caractérisée ;

1. Les laboratoires de Public Health England évalueront l'expression de l'ARNm des biomarqueurs à l'aide d'une approche qPCR, avec de l'ARN purifié à partir du sang total du patient et de contrôle
2. Les laboratoires de Public Health England et de Cardiff évalueront les biomarqueurs protéiques à l'aide de tests ELISA
3. Analyse protéomique du sang par des collaborateurs externes

Une analyse plus approfondie des données sera effectuée à l'aide d'une analyse de courbe ROC et d'algorithmes arithmétiques et/ou d'autres méthodes statistiques/bioinformatiques. L'évaluation de la spécificité et de la sensibilité et des valeurs prédictives positives et négatives à l'aide de méthodes bien établies sera également menée pour évaluer la performance des panels de biomarqueurs dans la discrimination des groupes de contrôle de patients et de maladies.