Convalida di biomarcatori molecolari e proteici nella sepsi (VAMp-sepsis)

La sepsi, definita come insufficienza d'organo pericolosa per la vita derivante da una risposta dell'ospite disregolata all'infezione, rimane una delle principali cause di morte nei pazienti in condizioni critiche ed è stata inclusa come priorità sanitaria in una risoluzione dell'OMS del 2017. La diagnosi di questo disturbo è difficile perché i segni e i sintomi clinici dell'infiammazione sistemica nella sepsi si sovrappongono a quelli delle condizioni critiche non infettive, ad esempio la sindrome da risposta infiammatoria grave (SIRS), ad es. arresto cardiaco e ustioni. La diagnosi precoce e accurata della sepsi è fondamentale per migliorare i risultati dei pazienti e ridurre l'uso di antibiotici. I ritardi nella somministrazione di antibiotici sono associati a esiti peggiori; tuttavia, paradossalmente, la prescrizione indiscriminata di antibiotici a pazienti senza infezioni batteriche aumenta sia i tassi di morbilità che di resistenza antimicrobica. Il tasso di prescrizioni inappropriate di antibiotici in ambito ospedaliero è stimato tra il 30 e il 50% e sarebbe ridotto dall'accesso a migliori test diagnostici.

Attualmente non esiste un test di laboratorio gold standard in grado di determinare ampiamente la presenza e il tipo di infezione. Sebbene la nuova diagnostica molecolare basata sulla reazione a catena della polimerasi (PCR) possa delineare i patogeni direttamente dall'emocoltura, soffre di problemi di sensibilità dovuti alla dipendenza da un numero sufficiente di agenti patogeni nel campione di sangue. Sono inoltre limitati al rilevamento di una gamma discreta di agenti patogeni. Di conseguenza, c'è una crescente attenzione alla diagnostica molecolare che profila la risposta immunitaria dell'ospite. Gli attuali raggruppamenti di sepsi si basano su criteri clinici come la presenza di shock, fonte di infezione o insufficienza d'organo, ma tali raggruppamenti potrebbero non rappresentare la biologia sottostante che guida la risposta dell'ospite. Inoltre, non sono riusciti ad abbinare adeguatamente i pazienti a nuovi interventi. Se l'eterogeneità della sepsi riflette veramente l'eterogeneità nella risposta dell'ospite, la caratterizzazione di questi tipi di risposta dell'ospite sottostanti sarà fondamentale per consentire terapie di precisione della sepsi.

In un precedente studio clinico-temporale multicentrico in tre coorti di pazienti ricoverati nell'unità di terapia clinica intensiva (ICU); (i) arresto cardiaco fuori dall'ospedale (n=36 - gruppo SIRS)) (ii) sepsi polmonare (n=84) (iii) sepsi addominale (n=64) e 30 controlli sani, potenziali biomarcatori immunitari dell'ospite convalidati. Utilizzando 202 campioni di queste coorti, i ricercatori hanno derivato una serie di biomarcatori genetici in grado di identificare i pazienti con grave infiammazione e discriminare la sepsi dall'infiammazione non infetta in un'ampia gamma di condizioni cliniche. Altri biomarcatori sono stati identificati per l'uso per altri scopi, ad es. prognosi/gravità. Il nostro brevetto derivante da questo lavoro è stato depositato ed è entrato nella fase PCT. Da questi marcatori brevettati è stato ulteriormente delineato un insieme parsimonioso di 17 geni, che sono in fase di ulteriore valutazione. È stato identificato un sottopannello di due entità geniche in grado di rilevare con precisione un'infiammazione grave utilizzando l'analisi delle caratteristiche operative del ricevitore/area sotto la curva (ROC) con un valore di circa 0,98. È stato identificato un pannello di tre/quattro entità geniche per la discriminazione della SIRS da tutti i tipi di sepsi (ROC 0,89-0,92), tutto a seconda delle impostazioni della gamma di sensibilità o specificità.

È necessaria una migliore diagnostica per l'infiammazione causata dalla sepsi sia in ambito ospedaliero che ambulatoriale. In ambienti ambulatoriali a bassa gravità, che contribuiscono per circa l'80% all'uso totale di antibiotici nel Regno Unito, una semplice diagnostica per discriminare un processo infiammatorio settico da una condizione innocua e autolimitante, aiuterebbe nell'uso appropriato di antimicrobici, nel triage appropriato, evitando ulteriori indagini e escalation / ricoveri appropriati. In contesti di maggiore gravità, è importante escludere cause di infiammazione non infettiva; un modello decisionale per la prescrizione di antibiotici dovrebbe includere una causa non infetta e non sana. Una diagnosi affidabile, come la nostra, deve distinguere tutte e tre le presentazioni: infiammazione non infetta, sepsi e salute relativa. Rappresenterà un importante cambiamento nella fornitura di capacità diagnostiche/di stratificazione, migliorerà notevolmente i percorsi decisionali e di gestione dei pazienti e ridurrà potenzialmente l'uso eccessivo di antibiotici nell'ambiente medico acuto e di terapia intensiva.

Questi biomarcatori, una volta convalidati in una coorte indipendente tramite qPCR per l'mRNA e le loro proteine ​​proporzionate, insieme a un sistema di punteggio orientato clinicamente facile da usare, rappresenteranno un pacchetto di dati completo che può essere implementato internamente, soggetto all'ulteriore accreditamento appropriato e/o sfruttato per lo sviluppo di dispositivi point-of-care da partner commerciali. Quest'ultima opzione potrebbe rivelarsi utile per la diffusione del test in altri territori globali idonei al brevetto.

C'è un urgente bisogno di convalidare questi risultati in diversi modi; Utilizzando una coorte di pazienti indipendente, in cui gli scienziati di laboratorio sono ciechi rispetto ai fenotipi clinici dei pazienti reclutati e i medici non sono a conoscenza dei dati di espressione genica.

Utilizzo di un approccio bioinformatico per convalidare i risultati in set di dati già pubblicati

Questo progetto utilizzerà diversi approcci per convalidare questi nuovi biomarcatori SIRS o associati alla sepsi identificati dalla rete neurale artificiale (ANN) e data mining parametrico di set di dati precedentemente pubblicati e ulteriormente convalidati in precedenza da una precedente coorte clinica ben caratterizzata;

1. I laboratori di Public Health England valuteranno l'espressione dell'mRNA del biomarcatore utilizzando un approccio qPCR, con l'RNA purificato dal sangue intero del paziente e di controllo
2. I laboratori di Public Health England e Cardiff valuteranno i biomarcatori proteici utilizzando saggi ELISA
3. Analisi proteomica del sangue da parte di collaboratori esterni

Ulteriori analisi dei dati saranno condotte utilizzando l'analisi della curva ROC e algoritmi aritmetici e/o altri metodi statistici/bioinformatici. La valutazione della specificità e della sensibilità e dei valori predittivi positivi e negativi utilizzando metodi consolidati sarà condotta anche per valutare le prestazioni dei pannelli di biomarcatori nel controllo dei pazienti e nei gruppi di malattie discriminanti.