Molekuláris és fehérje biomarkerek validálása szepszisben (VAMp-sepsis)

A szepszis, amelyet életveszélyes szervi elégtelenségként határoztak meg, amely a gazdaszervezet fertőzésekre adott szabályozatlan reakciójából ered, továbbra is a vezető halálokok közé tartozik a kritikus állapotú betegek körében, és a WHO 2017-es határozatában egészségügyi prioritásként szerepel. Ennek a rendellenességnek a diagnosztizálása kihívást jelent, mivel a szepszis szisztémás gyulladásának klinikai jelei és tünetei átfedésben vannak a nem fertőző kritikus állapotok tüneteivel, azaz a súlyos gyulladásos válasz szindrómával (SIRS), pl. szívleállás és égési sérülések. A szepszis korai és pontos diagnózisa kritikus fontosságú a betegek kimenetelének javítása és az antibiotikum-használat csökkentése szempontjából. Az antibiotikumok beadásának késése rosszabb eredménnyel jár; paradox módon azonban a bakteriális fertőzésben nem szenvedő betegek válogatás nélküli antibiotikum-felírása növeli a megbetegedések és az antimikrobiális rezisztencia arányát. A nem megfelelő antibiotikum-felírások aránya a kórházi környezetben a becslések szerint 30-50%, és ezt csökkentené a jobb diagnosztikai tesztekhez való hozzáférés.

Jelenleg nincs arany standard laboratóriumi teszt, amely széles körben meghatározná a fertőzés jelenlétét és típusát. Bár az új polimeráz láncreakción (PCR) alapuló molekuláris diagnosztika közvetlenül a vértenyészetből képes profilozni a kórokozókat, érzékenységi problémákkal küzdenek a vérmintában lévő elegendő számú kórokozótól való függés miatt. Ezenkívül a kórokozók egy meghatározott körének kimutatására korlátozódnak. Ennek eredményeként egyre nagyobb hangsúlyt kap a gazdaszervezet immunválaszát profiláló molekuláris diagnosztika. A szepszis jelenlegi csoportosítása olyan klinikai kritériumokon alapul, mint a sokk jelenléte, a fertőzés forrása vagy a szervi elégtelenség, de előfordulhat, hogy az ilyen csoportosítások nem képviselik a gazdaválaszt irányító mögöttes biológiát. Nem sikerült megfelelően összehangolniuk a betegeket az új beavatkozásokhoz. Ha a szepszis heterogenitása valóban tükrözi a gazdaválasz heterogenitását, akkor ezen alapul szolgáló gazdaválasztípusok jellemzése alapvető fontosságú a precíziós szepszis terápia lehetővé tételéhez.

Egy korábbi többközpontos, klinikai-időszaki vizsgálatban az intenzív klinikai osztályra (ICU) felvett betegek három csoportjában; (i) kórházi szívmegálláson kívül (n=36 – SIRS csoport) (ii) pulmonalis szepszis (n=84) (iii) hasi szepszis (n=64) és 30 egészséges kontroll, validált potenciális gazda immunbiomarkerek. Ezekből a kohorszokból származó 202 minta felhasználásával a kutatók olyan génbiomarker-készletet hoztak létre, amely képes azonosítani a súlyos gyulladásban szenvedő betegeket, és megkülönböztetni a szepszist a nem fertőzött gyulladástól a klinikai állapotok széles körében. Más biomarkereket azonosítottak más célokra, pl. prognózis/súlyosság. Az ebből a munkából származó szabadalmunkat benyújtottuk és PCT szakaszba lépett. Ezekből a szabadalmaztatott markerekből egy 17 génből álló szűkszavú készletet határoztak meg, amelyek további értékelés alatt állnak. Két génentitásból álló alpanelt azonosítottak, amelyek a vevő működési jellemzői/görbe alatti területe (ROC) elemzésével pontosan képesek kimutatni a súlyos gyulladást, körülbelül 0,98 értékkel. Egy három/négy génentitásból álló panelt azonosítottak a SIRS megkülönböztetésére minden szepszistípustól (ROC 0,89-0,92), mindez az érzékenység vagy a specifitás tartomány beállításaitól függ.

A szepszis által kiváltott gyulladások jobb diagnosztikájára van szükség fekvő- és járóbeteg-ellátásban egyaránt. Alacsony látókörű járóbeteg-ellátásban az Egyesült Királyság teljes antibiotikum-használatának körülbelül 80%-a hozzájárul a szeptikus gyulladásos folyamat és az ártalmatlan, önkorlátozó állapot közötti egyszerű diagnosztikához, amely segít a megfelelő antimikrobiális használatban, a megfelelő osztályozásban, elkerülve a további vizsgálatokat, és megfelelő eszkaláció / felvétel. Magasabb akut körülmények között fontos kizárni a nem fertőző gyulladás okait; az antibiotikum felírására vonatkozó döntési modellnek tartalmaznia kell egy nem fertőzött, nem egészséges okot. Egy megbízható diagnosztikának, mint amilyen a miénk is, mindhárom megjelenési formát meg kell különböztetnie: nem fertőzött gyulladás, szepszis és relatív egészség. Jelentős változást jelent majd a diagnosztikai/rétegződési képesség biztosításában, nagymértékben javítja a döntéshozatali és betegkezelési módokat, és potenciálisan csökkenti az antibiotikumok túlzott használatát az akut orvosi és kritikus ellátási környezetben.

Ezek a biomarkerek, miután egy független kohorszban validálták qPCR-rel az mRNS-re és a hozzájuk tartozó fehérjékre, valamint egy könnyen használható, klinikailag orientált pontozási rendszert, egy teljes adatcsomagot képviselnek, amely a megfelelő további akkreditáció függvényében belsőleg is kidolgozható. és/vagy a kereskedelmi partnerek által kifejlesztett gondozási eszközök fejlesztésére. Ez utóbbi lehetőség hasznosnak bizonyulhat a teszt terjesztésében a szabadalomnak megfelelő globális területeken.

Sürgősen szükség van e megállapítások többféle módon történő érvényesítésére; Független betegcsoportot használva, ahol a laboratóriumi tudósok vakok a toborzott betegek klinikai fenotípusaira, és a klinikusok nincsenek tisztában a génexpressziós adatokkal.

Bioinformatikai megközelítés alkalmazása az eredmények validálására a már publikált adatkészletekben

Ez a projekt különböző megközelítéseket alkalmaz ezen új SIRS vagy szepszishez kapcsolódó biomarkerek validálására, amelyeket az Artificial Neural Network (ANN) és a korábban publikált adatkészletek parametrikus adatbányászata azonosított, és amelyeket egy korábbi, jól jellemzett klinikai kohorszból tovább validáltak;

1. A Public Health England laboratóriumai qPCR módszerrel fogják értékelni a biomarker mRNS expresszióját, a páciensből tisztított RNS-sel és a teljes vér ellenőrzésével.
2. A Public Health England és a Cardiff Laboratóriumok ELISA-vizsgálatokkal fogják értékelni a fehérje biomarkereket
3. Vér proteomikai elemzése külső munkatársak által

A további adatok elemzése ROC görbe elemzéssel és aritmetikai algoritmusokkal és/vagy egyéb statisztikai/bioinformatikai módszerekkel történik. A specifitás és szenzitivitás, valamint a pozitív és negatív prediktív értékek jól bevált módszerekkel történő értékelése is elvégzésre kerül a biomarker panelek teljesítményének értékelésére a betegkontroll és a betegségcsoportok megkülönböztetésében.