Analisi Integrativa Multi-Omica di Siero ed Espettorato per Identificare i Determinanti Chiave della Prognosi nei Pazienti con ARDS

Questo studio è un'indagine osservazionale prospettica progettata per caratterizzare sistematicamente le principali firme microbiche, i profili dei metaboliti e le caratteristiche dell'espressione genica nel siero e nell'espettorato di pazienti con sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS), e per valutarne le associazioni con la risposta alla ventilazione meccanica invasiva e gli esiti clinici. Verranno arruolati un totale di 411 pazienti adulti con ARDS che soddisfano la definizione di Berlino e ricevono ventilazione meccanica invasiva; saranno esclusi individui con malattie polmonari preesistenti significative o una storia di immunosoppressione. I campioni di sangue ed espettorato saranno sottoposti a sequenziamento ad alto rendimento e metabolomica, inclusi il profilo del microbioma basato su rRNA 16S, il sequenziamento dell'RNA dell'intero trascrittoma e la quantificazione mirata/non mirata dei metaboliti mediante LC-MS/MS. I parametri correlati al ventilatore (ad esempio, volume corrente, pressione positiva di fine espirazione [PEEP] e compliance del sistema respiratorio) e gli endpoint clinici (ad esempio, mortalità a 28 giorni) saranno integrati per stabilire un quadro analitico multi-omico completo.

La pre-elaborazione dei dati includerà la correzione degli effetti di batch, la normalizzazione e l'adeguamento dei test multipli con controllo del tasso di falsi positivi (FDR < 0.05). I microbi, i metaboliti e i trascritti differenziali saranno interpretati funzionalmente utilizzando le analisi di arricchimento delle vie KEGG e di Gene Ontology (GO). Verranno eseguite analisi di correlazione di Spearman per esaminare le associazioni tra le caratteristiche omiche e i parametri del ventilatore. Le caratteristiche chiave saranno selezionate utilizzando la regressione LASSO, seguita dallo sviluppo di modelli di random forest e di macchine a vettori di supporto (SVM) per prevedere la risposta alla ventilazione meccanica e il rischio di lesione polmonare indotta dal ventilatore (VILI). Le prestazioni del modello saranno valutate utilizzando curve ROC, area sotto la curva (AUC), grafici di calibrazione e analisi delle curve decisionali.

Integrando i dati multi-omici del siero e dell'espettorato, questo studio mira a identificare biomarcatori molecolari che influenzano l'efficacia della ventilazione meccanica e la prognosi nell'ARDS, fornendo così prove a sostegno di strategie di ventilazione di precisione e di gestione clinica individualizzata per migliorare gli esiti dei pazienti. I risultati dovrebbero approfondire la comprensione meccanicistica della patobiologia dell'ARDS e gettare le basi per lo sviluppo futuro di approcci diagnostici e terapeutici guidati dalla multi-omica.