Enquête sur le rôle des biomarqueurs dans la prédiction des résultats pour COVID 19

OBJECTIFS

1. Déterminer la prévalence d'un phénotype de « tempête de cytokines » hyper-inflammatoire de la COVID-19 chez les patients de l'hôpital général de Vancouver
2. Déterminer tout lien potentiel entre la tempête de cytokines et le SDRA chez les patients COVID-19
3. Dresser le profil des patients atteints d'une maladie légère et grave dans le but d'identifier des biomarqueurs qui pourraient être développés en un test rapide pour trier les patients nécessitant des soins urgents de ceux qui se rétabliront d'eux-mêmes
4. Élucider l'impact de la variation génétique sur les résultats cliniques de la COVID-19
5. Identifier les ARN pertinents du SARS-CoV-2
6. Déterminer les différences de niveaux physiologiques et de cytokines avant et après que les patients sont traités avec des thérapies immunomodulatrices dans le cadre des soins cliniques chez les patients COVID-19.

HYPOTHÈSES

1. Primaire : sur la base des rapports précédents, environ 50 % des patients atteints de COVID-19 présenteront un phénotype de tempête de cytokines
2. Secondaire : a) Les patients présentant une tempête de cytokines présenteront une incidence plus élevée de SDRA b) Nous identifierons des biomarqueurs pour des tests rapides c) La variation du gène de l'hôte influencera le résultat clinique de l'infection au COVID-19

JUSTIFICATION

Le nouveau coronavirus humain de 2019, initialement nommé 2019-nCoV, et désormais appelé coronavirus-2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), est originaire de Wuhan, dans la province du Hubei en Chine, fin décembre 2019. Ce virus provoque la maladie maintenant connue sous le nom de COVID-19. Suite à sa découverte, le SRAS-CoV-2 a depuis fait séquencer son génome et déterminer son récepteur d'entrée cellulaire. Sa propagation mondiale rapide et les preuves de transmission communautaire indiquent une influence probablement prolongée sur notre système de santé et notre économie. Cela nécessite une réponse coordonnée des travailleurs de la santé et des scientifiques pour discerner les stratégies de traitement et de gestion thérapeutique du COVID-19.

En dehors des efforts de développement de vaccins et d'antiviraux, l'accent mis sur de nouvelles interventions thérapeutiques a été relativement minime, avec peu de rapports d'essais cliniques à ce jour, ce qui a suscité un appel à l'action pour explorer les thérapies dirigées par l'hôte en plus d'autres stratégies thérapeutiques. Des descriptions cliniques récemment publiées de cette maladie ont indiqué que de nombreux patients souffrent à la fois d'un état hyper-inflammatoire, appelé "tempête de cytokines" et d'un décès ultérieur souvent attribuable au développement d'un syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA). Cependant, alors que la tempête de cytokines semble associée à la gravité de la maladie, les liens clés entre la présence de tempête de cytokines et le développement du SDRA, qui est actuellement responsable de la plus grande proportion de décès par COVID-19, doivent encore être établis. Délimitation d'un tel lien et établissement clinique d'un hyper-inflammatoire (c'est-à-dire tempête de cytokines) donnerait la priorité à des traitements anti-inflammatoires spécifiques pour réduire l'incidence du SDRA et de la mortalité associés au COVID-19, car cela reste actuellement débattu.

Analyses CyTOF : est un outil protéomique unicellulaire qui sera appliqué à l'aide d'un panel personnalisé de 31 anticorps monoclonaux que nous avons développés pour le plus large éventail possible de cellules de la lignée sanguine. McNagny a développé cette technologie comme plate-forme pour le RCE AllerGEN (directeur scientifique associé de ce RCE). Il identifie, avec des détails sans précédent, de rares sous-ensembles de cellules sanguines et progénitrices matures. Il comprend des marqueurs de cellules lymphoïdes innées (ILC) qui jouent un rôle puissant dans l'amorçage des réponses immunitaires ainsi que des progéniteurs de cellules sanguines de la moelle osseuse. L'inflammation chronique et l'inflammation aiguë sévère entraînent toutes deux une accélération rapide de la production de cellules inflammatoires et une libération prématurée des progéniteurs de la moelle osseuse. Le panel a été validé en interne et s'est révélé utile pour identifier les patients adultes atteints de maladies allergiques chroniques, une population qui semble être plus gravement touchée par les infections respiratoires. L'objectif sera de dresser le profil des patients atteints d'une maladie légère et grave dans le but d'identifier des biomarqueurs qui pourraient être développés en un test rapide pour trier les patients nécessitant des soins urgents de ceux qui se rétabliront d'eux-mêmes.

Tests génétiques : les auteurs ont montré que les différences génétiques entre les hôtes ont un impact significatif sur les résultats cliniques de la septicémie. Par exemple, nous avons montré qu'un seul variant nucléotidique du gène CETP fait plus que doubler le risque de mortalité à 28 jours par septicémie. L'hypothèse est que, comme pour d'autres formes de maladie grave, la variation du gène de l'hôte influencera également le résultat clinique de l'infection au COVID-19. Ce travail est conçu pour élucider l'impact de la variation génétique sur les résultats cliniques de COVID-19.

Test d'ARN : les espèces d'ARN acellulaires circulantes sont généralement encapsulées dans des vésicules extracellulaires (EV) qui les protègent de la dégradation dans les fluides corporels. Une grande variété de biotypes d'ARN circulants sont présents, les micro-ARN (miARN) étant la classe la plus étudiée. Ces ARN circulants et d'autres peuvent participer à la communication de cellule à cellule, peuvent être exprimés de manière différentielle chez les patients par rapport aux témoins, et peuvent être associés à la progression de la maladie, à la dissémination ou aux réponses aux médicaments dans une variété d'indications de soins aigus et critiques, y compris la septicémie, les traumatismes neurologiques et les maladies cardiovasculaires.

Les conditions sont optimisées pour obtenir des données fiables et complètes sur l'ARN circulant à partir de volumes d'entrée minimaux de plasma ou de sérum humain. Les études initiales utilisant 200 ul de sérum ont produit environ 15 ng d'ARN, dépassant clairement l'apport minimal de 100 pg pour générer des bibliothèques pour le séquençage de nouvelle génération. L'analyse pilote de 3 donneurs volontaires humains en bonne santé a satisfait aux critères de qualité dépassant 10 millions de lectures/échantillon et a confirmé que 98 % des miARN exosomaux ont été détectés dans les signatures totales d'une moyenne de 359 miARN. Il est important de noter que cette méthode fournit également des données sur l'ensemble du paysage transcriptionnel des ARN circulants potentiellement informatifs à partir de volumes d'échantillons très réalisables pour les études cliniques. D'autres études d'optimisation utilisant à la fois le sérum et le plasma d'un seul donneur humain ont montré que des données d'ARN de bonne qualité pouvaient être obtenues à partir d'un volume d'entrée aussi faible que 50 µl et que les distributions de biotypes d'ARN attendues ont été trouvées pour le sérum et le plasma.

OBJECTIFS

Mieux comprendre 1) les liens entre la tempête de cytokines et le SDRA chez les patients COVID-19 2) le profil de biomarqueurs des patients COVID-19 atteints d'une maladie légère et grave 3) l'impact de la variation génétique sur les résultats cliniques chez les patients COVID-19

CONCEPTION DE LA RECHERCHE

Aperçu

Les patients admis à l'unité de soins intensifs (USI) et à l'unité de soins intensifs (HAU) du Vancouver General Hospital (VGH) ou du Surrey Memorial Hospital (SMH) avec une suspicion de COVID-19 seront mis en quarantaine dans une unité d'isolement. Ici, des échantillons seront prélevés pour la confirmation en laboratoire du SRAS-CoV-2. Les soins cliniques commenceront et seront guidés à la discrétion des médecins traitants conformément à la procédure opérationnelle actuelle de VGH/VCH pour la gestion de la COVID-19.

Une fois les soins cliniques commencés, un échantillon de sang sera prélevé les jours 1 à 7, 10, 14 et 21 après l'admission en USI/HAU par le personnel clinique de l'USI/HAU dans des tubes séparateurs de sérum vacutainer (SST, Vacutainer®, Becton & Dickinson). Ces échantillons seront analysés pour un panel de cytokines, marqueurs inflammatoires, CyTOF, ARN et tests génétiques. Les analyses seront effectuées au 1) laboratoire du Dr Cheryl Wellington au David Mowafaghian Center for Brain Health (UBC), 2) au laboratoire du Dr Kelly McNagny, DMCBH, UBC., 3) au Dr. Laboratoire de Liam Brunham au Center for Heart Lung Innovation (HLI), St Paul's Hospital.

Une étude de cohorte appariée imbriquée sera menée pour examiner les changements dans les changements dans les jours sans ventilateur, PaO2/FiO2 et les cytokines inflammatoires avant après l'administration de thérapies immunomodulatrices qui sont administrées dans le cadre des soins cliniques de routine pour le syndrome de tempête de cytokines.

ANALYSES STATISTIQUES

La récence de cette éclosion de maladie rend difficiles les tests de puissance statistique robustes. Cependant, en numérisant les données des travaux récents de Huang et de ses collègues, qui est l'un des nombreux rapports démontrant une tempête de cytokines chez des patients COVID gravement malades, un exemple de calcul basé sur leur IL-1b, IL-2, IL-10 et TNF-α données sont fournies. Les calculs de puissance présentés ci-dessous concernent des échantillons indépendants de test de Mann-Whitney-U non paramétrique et ont été effectués en puissance G* (V3.1.9.1) :

IL-1 : Cela n'était pas significativement différent dans le rapport de Huang et ses collègues (Huang et al., 2020).

IL-2 : Avec la moyenne ± ET estimée dérivée de Huang et Collègues de 9,5 ± 4,3 et 6,7 ± 4,3 pg/mL d'IL-2 chez les patients COVID-19 gravement malades par rapport aux patients non gravement malades, ~ 40 patients par groupe (80 total) serait nécessaire pour détecter une différence (puissance = 0,80, alpha = 0,05)

IL-6 : Cela n'a pas été mesuré par Huang et ses collègues (Huang et al., 2020), cependant, avec un échantillon de 150 patients au total, Ruan et ses collègues ont pu détecter des différences significatives dans les niveaux d'IL-6 (Ruan et al. ., 2020).

IL-10 : Avec la moyenne estimée ± SD dérivée de Huang et Collègues de 19,5 ± 39,6 et 5,3 ± 4,3 pg/mL d'IL-10 chez les patients COVID-19 gravement malades par rapport aux patients non gravement malades, il faudrait environ 60 patients par groupe (120 au total) pour détecter une différence (puissance = 0,80, alpha = 0,05).

TNF-α : Avec la moyenne estimée ± SD dérivée de Huang et Collègues de 93,2 ± 20,8 et 71,7 ± 21,4 pg/mL de TNF-α chez les patients COVID-19 gravement malades par rapport aux patients non gravement malades, ~17 patients par groupe (34 au total) seraient nécessaires pour détecter une différence (puissance = 0,80, alpha = 0,05)

Compte tenu des estimations de la taille de l'échantillon présentées ci-dessus, du fait qu'une différence marquée dans l'IL-6 a également été signalée par Ruan et ses collègues, et du taux d'admission prévu des patients COVID-19 au cours des prochains mois, nous visons à recruter jusqu'à 150 patients.

Un changement de pli log2> 1 et une valeur p ajustée de <0, 05 seront utilisés comme seuil de signification pour les ARN régulés de manière différentielle. L'analyse des voies d'ingéniosité sera utilisée pour identifier les réseaux de causalité, avec une analyse plus approfondie définie à un seuil d'une valeur log p négative> 20. Nous utiliserons les filtres Réponse antimicrobienne, Réponse inflammatoire et Maladie infectieuse pour identifier les ARN pertinents pour le SARS-CoV-2. Des cartes thermiques seront générées par une analyse comparative.

Plan d'analyse

Primaire : Nous comparerons les niveaux de cytokines entre les patients qui développent un SDRA et ceux qui ne le font pas. Nous utiliserons des tests t pour échantillons indépendants dans lesquels les données sont normales (déterminées via le test de Shapiro Wilks), ou des tests de Mann-Whitney-U si les données ne sont pas distribuées normalement.

Analyse a priori : Nous évaluerons les effets des médicaments immunosuppresseurs ou antiviraux administrés dans le cadre de la prise en charge clinique sur les résultats physiologiques et l'évolution des biomarqueurs sériques.

Secondaire : Dans les analyses exploratoires visant à atteindre notre objectif secondaire, nous utiliserons nos mesures quotidiennes de cytokines pour déterminer s'il existe des seuils de cytokines associés au développement du SDRA chez les patients COVID-19.

Étude de cohorte appariée nichée :

1. Examinez les différences entre les jours sans ventilateur dans le tocilizumab (administré dans le cadre des soins cliniques) et les groupes de soutien à l'aide d'un test t bilatéral pour échantillons indépendants.
2. Examiner les différences dans les résultats physiologiques cardiorespiratoires (PaO2/FiO2, pression artérielle moyenne et fréquence cardiaque) dans le tocilizumab (administré dans le cadre des soins cliniques) et les groupes de soutien à l'aide de tests t bilatéraux pour échantillons indépendants.
3. Examinez les différences dans les cytokines inflammatoires sériques dans le tocilizumab (administré dans le cadre des soins cliniques) et les groupes de soutien à l'aide de tests t bilatéraux pour échantillons indépendants.