Trapianti di microinnesti di appendice atriale per assistere la riparazione cardiaca dopo cardiochirurgia (AAMS2)

CONTESTO E SIGNIFICATO

A livello globale, ogni anno 17,9 milioni di persone muoiono di malattie cardiovascolari. La cardiopatia ischemica (IHD) è la causa nella metà di questi casi, rendendola così la principale causa di morte a livello globale [GBD 2017]. Mentre 126,5 milioni di pazienti soffrono di IHD in tutto il mondo, in Europa ne sono affetti 30,3 milioni [Timmis 2018].

L'IHD è caratterizzato da un progressivo allargamento delle placche coronariche aterosclerotiche. Questi punti caldi della malattia non solo guidano l'ipossia miocardica, l'ibernazione dei cardiomiociti, l'apoptosi e la fibrosi interstiziale, ma sono inclini all'erosione e alla rottura. La rottura della placca attiva con forza il sistema emostatico con conseguente occlusione coronarica trombotica, infarto del miocardio (IM) e morte del tessuto cardiaco. Grazie al miglioramento delle cure acute, i pazienti sopravvivono sempre più alla fase acuta e il sito della lesione alla fine viene sostituito da una cicatrice che tipicamente limita il riempimento e il pompaggio del cuore [Cohn 2000]. A seconda dell'entità della lesione e della cicatrice risultante, alla fine l'aumento del carico di lavoro porta a un rimodellamento avverso e alla comparsa di insufficienza cardiaca (HF), una sindrome clinica irreversibile e invalidante con prognosi infausta [Taylor 2017, Cohn 2000]. È stato riportato che l'insufficienza cardiaca dovuta a un'eziologia ischemica varia dal 29% al 45% [Groenewegen 2020]. Ad esempio, una recente meta-analisi suggerisce che la prevalenza di scompenso cardiaco "di tutti i tipi", inclusi i casi precedentemente non riconosciuti tramite lo screening ecocardiografico basato sulla popolazione, raggiunga l'11,8% tra la popolazione generale di età superiore ai 65 anni [van Riet 2016].

La chirurgia del CABG è il metodo di rivascolarizzazione preferito per i pazienti con malattia cardiovascolare grave in progressione [Rihal 2003]. In Europa, nel 2016 sono stati eseguiti più di 245.000 interventi di CABG [Eurostat 2015]. Indipendentemente dall'età, è stato dimostrato che la chirurgia CABG ha un effetto benefico complessivo sui sintomi ischemici e sulla mortalità [Freitas 2019].

La guarigione cardiaca mediante rigenerazione piuttosto che cicatrizzazione potrebbe inclinare l'IHD con le sue complicanze verso una malattia sempre più gestibile, persino curabile. Mentre i cuori di alcuni vertebrati guariscono rigenerandosi nel corso della loro vita, nei roditori questa capacità è limitata alla prima settimana di vita [Cutie 2021]. Molto presto nella vita, anche il cuore umano sembra possedere la capacità di rigenerarsi dopo l'ischemia [Haubner 2016].

Si è rivelato complesso attivare la riparazione rigenerativa cardiaca nel cuore umano adulto. Molte cellule staminali, progenitrici e differenziate sono state testate a questo proposito [Cambria 2017]. Sebbene queste indagini abbiano fornito risultati promettenti, le terapie rimangono complesse e costose, evidenziando la necessità di approcci clinicamente più diretti. È stato dimostrato che le cellule derivate dalle appendici atriali sono in grado di stimolare la guarigione cardiaca rigenerativa nel contesto del danno cardiaco ischemico [Koninckx 2013, Detert 2018, Evens 2021]. Come affermato dalla Società Europea di Cardiologia, molti approcci di ingegneria tissutale, incluso il trapianto di patch con matrice extracellulare epicardica (ECM), sono evidenziati come promettenti terapie future per l'insufficienza cardiaca ischemica [Madonna 2019]. Questi approcci potrebbero migliorare la persistenza locale e la vitalità delle cellule co-trapiantate, un ostacolo importante identificato in studi precedenti.

CONCETTO GENERALE

Usiamo il tessuto cardiaco del paziente dall'appendice atriale destra per la terapia. Né l'appendice atriale sinistra né quella destra (rispettivamente LAA e RAA) contribuiscono direttamente alla funzione di pompaggio del cuore. Un pezzo della RAA può essere prelevato in modo sicuro dopo l'inserimento della cannula atriale destra durante l'impostazione della macchina cuore-polmone all'inizio del CABG [Lampinen 2017, Nummi 2017, Nummi 2021]. Nello studio AAMS2, un pezzo del tessuto RAA viene utilizzato come microinnesti di appendice atriale (AAM) trapiantati epicardicamente, racchiusi in patch ed espansi meccanicamente. Questa terapia può essere somministrata durante un singolo intervento di CABG.

RISULTATI PRECEDENTI

In un modello murino preclinico di MI e HF, gli effetti dei cerotti AAM epicardici sono stati confrontati con i cerotti ECM acellulari. I risultati hanno dimostrato la protezione del tessuto miocardico, l'attenuazione delle cicatrici e il mantenimento della funzione cardiaca [Xie 2020]. Inoltre, la proteomica quantitativa basata sulla spettrometria di massa ha dimostrato diffusi effetti rigenerativi e cardioprotettivi nel miocardio, tra cui una diminuzione dello stress ossidativo e l'induzione mediata dagli AAM del metabolismo glicolitico miocardico, un processo associato a una maggiore capacità rigenerativa del miocardio [Lalowski 2018, Nakada 2017, Kimura 2015, Ponte 2014].

La terapia AAMs-patch è passata all'uso clinico. A seguito della prima applicazione nell'uomo di AAM [Nummi 2019], la sicurezza e la fattibilità del trapianto epicardico di AAM durante CABG è stata recentemente confermata [Nummi 2021]. Inoltre, poiché questo studio ha suggerito un aumento dello spessore del miocardio vitale nella zona della cicatrice, ha fornito la prima indicazione di beneficio terapeutico [Nummi 2021].

OBIETTIVI E PANORAMICA

Questo studio AAMS2 randomizzato in doppio cieco e controllato valuta l'effetto degli AAM trapiantati epicardicamente come terapia adiuvante alla chirurgia CABG. Gli endpoint primari dello studio sono i cambiamenti nella funzione e nella struttura cardiaca valutati utilizzando la risonanza magnetica cardiaca con miglioramento del gadolinio (LGE-CMRI) al follow-up di 6 mesi dopo l'intervento chirurgico rispetto alla LGE-CMRI preoperatoria.

Lo studio arruola 50 pazienti in un rapporto di assegnazione di gruppo 1:1 ai gruppi di studio (CABG o patch AAM con CABG). Il tessuto RAA autologo viene raccolto dalla RAA durante il CABG da tutti i partecipanti e, in base alla randomizzazione, il pezzo di tessuto RAA viene elaborato in AAM perioperatoriamente o crioconservato per analisi biochimiche. Gli AAM, incorporati nel gel di matrice di fibrina, vengono posizionati su un foglio ECM, che viene quindi suturato epicardicamente in posizione. Per individuare l'area della cicatrice ischemica come sito di trapianto epicardico, la LGE-CMRI viene eseguita prima dell'intervento. I campioni di sangue dello studio vengono raccolti prima dell'intervento e al follow-up di 3 e 6 mesi dopo l'intervento chirurgico. L'ecocardiografia transtoracica (TTE), LGE-CMRI, misure di ridimensionamento dei sintomi e test del cammino di 6 minuti (6MWT) vengono eseguiti prima dell'intervento e al follow-up di 6 mesi.

METODI

1. Selezione dei pazienti, arruolamento, etica e tempistica: i pazienti che soddisfano i criteri di ammissibilità ed esclusione, valutati da un cardiologo, vengono selezionati dall'elenco degli interventi cardiochirurgici elettivi dell'ospedale. I farmaci dei pazienti sono ottimizzati secondo le linee guida attuali dal cardiologo curante. Il normale tempo di attesa sulla lista varia tra 2 e 8 settimane. Questo tempo consente alle modifiche ai farmaci di avere effetto prima dell'intervento chirurgico. Successivamente, i pazienti reclutati vengono convocati per una visita di controllo clinico (indicata come follow-up a 3 mesi) e una visita di prova dedicata (a 6-8 mesi dall'intervento, indicata come follow-up a 6 mesi).

   A tutti i pazienti vengono fornite informazioni che descrivono lo studio. Prima che un soggetto venga sottoposto a qualsiasi procedura di studio, verrà condotta una discussione sul consenso informato ed è richiesto il consenso informato scritto per partecipare. Il processo sarà condotto seguendo la Dichiarazione di Helsinki sui principi etici per la ricerca medica che coinvolge soggetti umani [World Medical Association 2013]. Lo studio è stato approvato dal Comitato Etico del Distretto Ospedaliero di Helsinki e Uusimaa (HUS; Dnr. HUS/12322/2022). L'inizio stimato del reclutamento dei pazienti è dicembre 2022 con una data di completamento dello studio stimata per dicembre 2025. Il partecipante è escluso dallo studio (fallimento dello screening), se dopo l'ottimizzazione dei farmaci, non è possibile identificare una cicatrice visibile e la frazione di eiezione ventricolare sinistra (LVEF) è ≥50% in LGE-CMRI preoperatoria. Questo vale anche se il LGE-CMRI non è stato eseguito prima del CABG.

2. Endpoint: gli endpoint della sperimentazione sono elencati in una sezione separata. Gli endpoint primari si concentrano sui cambiamenti nella fibrosi cardiaca valutati da LGE-CMRI e sui livelli circolanti di proormone N-terminale del peptide natriuretico cerebrale (NT-proBNP). Gli endpoint secondari si concentrano su altri parametri di efficacia, nonché sulla sicurezza e sulla fattibilità della terapia.
3. Randomizzazione e accecamento: i pazienti vengono randomizzati in gruppi CABG o AAM utilizzando la randomizzazione a blocchi stratificata per sesso tramite lo strumento online apertamente disponibile all'indirizzo www.sealedenvelope.com con blocchi di dimensioni 2 e 4 e stratificazione in base al sesso (femmina, maschio). La randomizzazione è effettuata dall'Università di Helsinki (responsabile docente Esko Kankuri). Le buste sigillate numerate con le informazioni sull'allocazione randomizzata vengono consegnate all'infermiere dello studio, che apre ciascuna rispettiva busta all'inizio dell'intervento chirurgico di ciascun paziente. L'infermiere dello studio supervisiona l'assegnazione in doppio cieco, in cui il paziente, il cardiologo e i radiologi valutatori rimangono all'oscuro dell'assegnazione del gruppo di studio. Data la natura del trattamento (trapianto vs. nessun trapianto) è impossibile ignorare le assegnazioni del chirurgo o dell'infermiere dello studio. Tutte le misurazioni LGE-CMRI e TTE, nonché le analisi di laboratorio, vengono eseguite da ricercatori all'oscuro delle allocazioni di gruppo.
4. Preparazione e somministrazione di microinnesti di appendice atriale: un pezzo di RAA viene prelevato all'inizio della cardiochirurgia dopo l'incannulamento dell'atrio destro. Il tessuto RAA viene pesato e lavorato meccanicamente in microinnesti come precedentemente descritto [Lampinen 2017, Nummi 2017, Nummi 2021] utilizzando la lama Rigeneracon (Rigenera-system, HBW s.r.l., Torino, Italia). EpiHeart Oy (Helsinki, Finlandia) fornisce kit di strumentazione dedicati con marchio CE per supportare la processazione dei tessuti in sala operatoria. I microinnesti vengono sparsi su un foglio di matrice pericardica (Equine Pericardium Patch, Autotissue GmbH, Berlino, Germania) e sono incorporati in una piccola quantità di colla tissutale di fibrina diluita (Tisseel, Baxter AG, Vienna, Austria). Il cerotto AAMs viene mantenuto refrigerato (+6 - +8C), coperto e sterile durante l'attesa del trapianto.
5. Regolamento generale sulla protezione dei dati: i dati raccolti durante il processo soddisferanno le normative dell'UE per la protezione dei dati sulla salute personale, incluso il regolamento generale sulla protezione dei dati (GDPR).
6. Campioni di sangue: un campione di sangue per la misurazione di NT-pro-BNP, un biomarcatore gold standard per la valutazione dello scompenso cardiaco [McKie 2016], viene raccolto prima dell'intervento e durante i follow-up a 3 e 6 mesi. Inoltre, lo studio AAMS2 valuta i campioni di sangue, plasma e tessuto RAA per le loro trascrizioni di RNA contenute con una nuova attenzione alle loro modifiche post-trascrizionali, come descritto in precedenza [Sikorski 2021, Sikorski 2022]. Tuttavia, per garantire un'adeguata resa di RNA nativo, invece di raccogliere 3 mL x 5 di sangue stabilizzato con RNA TEMPUS(TM) per visita, vengono raccolti 3 mL x 8. Queste modifiche costituiscono una frontiera biologica nella genetica che sta svelando un contributore e regolatore chiave di molte funzioni cellulari e condizioni fisiopatologiche, tra cui IHD e scompenso ischemico [Qin 2021, Sikorski 2022]. Poiché le informazioni riguardanti l'epitranscrittomica del sangue nell'IHD e nello scompenso cardiaco umani rimangono scarse [Sikorski 2022], lo studio AAMS2 mira a fornire informazioni sulle alterazioni indotte dal trattamento con AAM negli epitranscrittomi del sangue. In particolare, l'attenzione si concentra sulle due modifiche più comuni, N6-metiladenosina (m6A) e modifica adenosina-inosina (A-to-I).
7. Campioni di tessuto RAA: il pezzo rimosso di tessuto RAA dal gruppo di controllo viene raccolto come campione per le analisi biochimiche. Il pezzo di tessuto RAA sarà diviso in due e conservato (RNAlater o formaldeide-etanolo) per successive valutazioni mirate all'epitrascrittomica come descritto in precedenza [Sikorski 2021].
8. Ecocardiografia: tutti i partecipanti vengono valutati con elettrocardiogramma e TTE prima dell'intervento e al follow-up di 6 mesi dopo l'intervento. Le registrazioni TTE vengono eseguite con cardiologi designati. Queste registrazioni includono valutazioni anatomiche e funzionali di ventricoli, atri e valvole. Particolare attenzione è riservata durante la TTE preoperatoria, prima del sopra descritto prelievo di RAA per AAM, alle appendici atriali e agli atri propri della caratterizzazione anatomica. Inoltre, viene registrata la presenza o l'assenza di versamento pericardico, trombo e aneurisma. L'anestesista di perfusione eseguirà l'ecocardiografia transesofagea (TEE) in sala operatoria durante l'anestesia per valutare le appendici atriali sinistra e destra per le velocità del flusso sanguigno, il possibile fango e il trombo prima del CABG.
9. Risonanza magnetica cardiaca con miglioramento del gadolinio tardivo (LGE-CMRI): uno scanner MRI 1.5-T per tutto il corpo (Siemens Sola o Avanto-fit, Siemens AG, Erlangen, Germania) viene utilizzato per l'acquisizione di immagini LGE-CMRI. La struttura e la funzione cardiaca vengono valutate con un protocollo LGE-CMRI standardizzato utilizzando l'elettrocardiogramma e il gating respiratorio. Le immagini cinematografiche ad asse corto vengono utilizzate per le misurazioni volumetriche del ventricolo sinistro e destro. La contrattilità miocardica viene valutata utilizzando misurazioni della deformazione longitudinale, circonferenziale e radiale da immagini cinematografiche ad asse corto e lungo. LGE viene valutato per misurare il volume e la massa dell'infarto utilizzando la stima del guadagno semiautomatico 5-SD, come suggerito in precedenza per la soglia semiautomatica per il rilevamento dell'infarto [Schulz-Menger 2020]. La post-elaborazione delle immagini viene eseguita con il software Medis Suite (Medis Medical Imaging Systems, Leiden, Paesi Bassi) con le applicazioni QMass e QStrain.
10. Valutazione della qualità della vita: la qualità della vita correlata alla salute (HRQoL) viene misurata utilizzando il questionario in forma abbreviata RAND36 (SF36) [Hays 2001]. Il questionario è standardizzato con valori medi e di deviazione standard specificati per otto dimensioni che vanno dal funzionamento fisico e dalla sensazione soggettiva di vitalità e salute al dolore corporeo. I punteggi ottenuti vengono confrontati con una coorte finlandese con qualsiasi malattia cronica. Inoltre, viene eseguita la valutazione dei sintomi di un soggetto per i due sintomi cardinali di IHD e SC, angina pectoris e dispnea da sforzo, con sistemi di classificazione standardizzati sviluppati rispettivamente dalla Canadian Cardiovascular Society (CCS) e dalla New York Heart Association (NYHA). Campeau 1976, Russell 2009]. Infine, viene valutato un test del cammino di sei minuti (6MWT) per ottenere misure obiettive di morbilità [Bittner 1993]. Tutti questi parametri vengono valutati sia prima dell'intervento che alla visita di follow-up a 6 mesi dopo l'intervento. Le classi NYHA e CCS vengono registrate anche al follow-up clinico di 3 mesi.
11. Analisi statistiche - L'analisi di potenza è stata effettuata utilizzando il software SAS 9.4 TS Level 1M4 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA), la procedura POWER Wilcoxon-Mann-Whitney Test con il metodo di approssimazione degli elementi dello scenario fisso O'Brien-Castelloe e valutazione statistica bilaterale. I dati del campione di analisi della potenza sono stati ricavati dal precedente studio AAM in aperto [Nummi 2021]. Con una dimensione totale del campione di 50 (due gruppi, dimensione del gruppo 25, distribuzione 1:1) questi parametri producono una potenza superiore all'80% a un α di 0,05. I confronti tra i gruppi saranno eseguiti con il test U di Mann Whitney. Le variabili ordinali sono testate con il test Chi-Quadro. I confronti multipli vengono corretti con il metodo Bonferroni, i risultati significativi vengono ulteriormente testati a livello di gruppo utilizzando il test U di Mann Whitney. I dati sulla qualità della vita sono presentati come medie e analizzati con il t-test per campioni indipendenti (a due code). Le analisi vengono eseguite con il programma IBM SPSS Statistics 27 (IBM Corp., Armonk, NY) o equivalente. I dati possono essere analizzati e pubblicati in fasi durante il processo.
12. Raccolta dei dati prima e dopo l'intervento durante il follow-up: i dati clinici, di laboratorio e sul trattamento farmacologico vengono raccolti nelle cartelle cliniche elettroniche dell'ospedale. Dopo la dimissione e durante il follow-up i pazienti possono visitare l'assistenza sanitaria di base. Qualsiasi visita correlata all'operazione o alle condizioni del loro sistema cardiovascolare, nonché i cambiamenti del trattamento farmacologico, vengono raccolti dagli investigatori dello studio. Questi dati vengono archiviati sotto pseudonimo con gli altri dati di quel paziente.

13. Archiviazione, gestione e condivisione dei dati - I dati prodotti vengono archiviati nei dischi rigidi di rete di HUS e UH durante le analisi, nonché sui server del CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. (Finlandia) appositamente progettato per l'archiviazione di dati sensibili, tutti con backup automatici. I dati dei pazienti che identificano direttamente con le corrispondenti chiavi di pseudonimizzazione e codici di randomizzazione sono archiviati in un registro delle chiavi situato all'interno dei sistemi ospedalieri sicuri con backup automatizzato e controllo degli accessi. L'accesso ai registri è controllato tramite diritti di accesso basati sui ruoli e solo i ricercatori specificati nella descrizione del registro approvata dal comitato etico HUS possono accedere ai dati ivi contenuti. Il ricercatore PI docente Pasi Karjalainen è il responsabile del registro delle chiavi e dei suoi contenuti.

    Si accede ai dati TTE dei partecipanti tramite il software IntelliSpace (Philips, Paesi Bassi) che viene infine archiviato su Microsoft® Azure Cloud, che soddisfa le linee guida sulla sicurezza dei dati HUS. I dati e i rapporti LGE-CMRI vengono archiviati nel sistema di archiviazione e comunicazione delle immagini HUS digitale (PACS). Quando necessario, i dati LGE-CMRI vengono trasferiti internamente tra i server dell'HUS Medical Imaging Center per consentire l'analisi delle immagini con il software CMR appropriato. I formati dei rapporti sui casi sono archiviati sia fisicamente nei locali HUS con un controllo degli accessi che elettronicamente nel registro di ricerca.

    Le adesioni al registro di ricerca sono controllate tramite diritti di accesso basati sul ruolo e solo i membri del gruppo di ricerca specificati singolarmente nel documento di descrizione del registro, approvato dal Comitato etico HUS, possono accedere ai dati in esso contenuti. Tutte le workstation, le unità di rete e i server sono protetti da password.

    Prima che avvenga qualsiasi condivisione di dati pseudonimizzati con i collaboratori accademici dello studio all'interno o all'esterno dell'Unione Europea, sia essa effettuata tramite CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. (Finlandia) o con dischi rigidi protetti da password complessa trasportati tramite corriere ufficiale dell'Università di Helsinki o dell'Ospedale universitario di Helsinki, lo scienziato collaboratore responsabile o il rappresentante dell'istituto affiliato firmeranno l'accordo di trasferimento di materiale (MTA). Questi MTA utilizzeranno le clausole contrattuali standard (SCC) della Commissione europea per proteggere l'accesso, ovvero il trasferimento, dei dati pseudonimizzati. Inoltre, a tutto il personale che gestisce dati pseudonimizzati sarà richiesto di firmare un impegno ufficiale di segretezza HUS e sicurezza dei dati. Inoltre, il CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. richiede che ciascun collaboratore sottoscriva il proprio accordo di gestione della riservatezza dei dati prima di accedere ai dati pseudonimizzati.

    Principalmente, dopo la fase attiva della sperimentazione, i dati prodotti con pseudonimi saranno archiviati sui server del Centro informatico finlandese per la scienza CSC (SD-Apply) per 15 anni (2040). Successivamente, i dati vengono resi anonimi cancellando tutti gli pseudonimi e curati a tempo indeterminato. Un distinto Comitato per l'accesso ai dati monitorerà il riutilizzo dei dati archiviati. Inoltre, i set di dati di sequenziamento con metadati anonimizzati a livello di gruppo possono essere resi disponibili al momento della pubblicazione tramite il caricamento in archivi come l'Archivio europeo dei nucleotidi (ENA) dell'Istituto europeo di bioinformatica del Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL-EBI, Cambridge, Regno Unito) o il Repository di database di genomica funzionale Gene Expression Omnibus (GEO) (National Center for Biotechnology Information NCBI, Bethesda, MD, USA).

14. Monitoraggio dello studio: lo studio AAMS2 sarà monitorato esternamente dal Clinical Research Institute, dall'Helsinki University Central Hospital (HUCH) o da un fornitore di servizi di monitoraggio equivalente, per garantire i diritti, la sicurezza e il benessere dei soggetti dello studio. Un piano di monitoraggio dettagliato sarà redatto con il fornitore di servizi e il gruppo di ricerca prima che qualsiasi paziente venga reclutato nello studio.
15. Gruppo di ricerca: lo studio AAMS2 è condotto in collaborazione con il HUS Heart and Lung Center (docente PI Pasi Karjalainen e co-PI Antti Vento MD PhD) e l'Università di Helsinki (docente Esko Kankuri MD PhD). L'infermiere dello studio supervisiona e organizza, insieme al PI, lo screening dei pazienti, il reclutamento, l'informazione e il contatto (via telefono o posta), l'elaborazione degli AAM perioperatori e la prenotazione delle visite di controllo. Inoltre, l'infermiera dello studio organizza la logistica dei campioni di studio in collaborazione con gli scienziati dell'Università di Helsinki. La randomizzazione viene effettuata presso l'Università di Helsinki. L'intervento di CABG e l'applicazione del cerotto AAMs viene eseguito dal HUS Heart and Lung Center. L'imaging e le analisi LGE-CMRI sono effettuate dal Dipartimento di Radiologia HUS e dall'Università di Helsinki. Lo screening dei pazienti, il reclutamento, nonché le visite cliniche preoperatorie e postoperatorie, che includono le registrazioni TTE e la valutazione clinica, sono condotte dall'Unità cardiaca, HUS Heart and Lung Center. Un cardio-anestesista effettuerà la registrazione dei principali parametri postoperatori. L'analisi dell'epitrascrittomico e di altri biomarcatori è organizzata dall'Università di Helsinki, Facoltà di Medicina, Dipartimento di Farmacologia.