虚血性心筋症の遺伝学

B.3.結果と影響:

Magdy yacoub 卿がこのプロジェクトを 2 回以上改訂したことは大変名誉なことであり、Magdy yaq 卿が私とプロジェクトのすべてのチームにとって非常に光栄なことです。 彼はこのプロジェクトの共同研究者として受け入れられました.これは彼の愛国心とエジプト人の健康のためのすべてに対する彼の関心を真に反映しています.前臨床で虚血性心筋症患者と拡張型心筋症患者を特徴付ける遺伝子バイオマーカーとシグネチャを見つけます.心不全の段階、心不全の症状のある臨床段階、代償不全の末期心不全。 これらの特定のバイオマーカーは、心不全の後の重篤な症候性段階に進行するリスクが非常に高い IHD および DCM 患者の診断バイオマーカーとして大いに使用される可能性があります。 これらの患者の早期スクリーニングは、綿密なモニタリングと治療および非治療戦略により、心不全の後期段階への進行を防ぐのに役立つ可能性があります。 私たちは、典型的な症候性心不全患者の進行を遅らせたり予防したりするために使用される従来の薬理学的薬剤（主にベータ遮断薬とアンギオテンシン変換酵素阻害薬）がすでにすべての IHD 患者に処方されており、それらの進行を予防する有効性が証明されていないことを考慮に入れました。患者から典型的な心不全患者（左心室機能不全患者）まで。 上記の仮説に基づいて、構造的心疾患患者 (ステージ B 心不全) から典型的および末期心不全患者 (ステージ C および D 心不全) への進行を防止する可能性のある新しい治療法が大いに必要とされています。

期待される結果は、無症候性構造的心不全 (ステージ B 心不全) から典型的な症候性心不全 (ステージ C) および非代償性心不全 (ステージ D) への臨床的進行の新しい遺伝的経路を説明する可能性があります。

このプロジェクトの期待される結果は、基礎となるIHDまたはDCMを伴うさまざまな心不全段階の遺伝子バイオマーカーの最初のエジプトのデータベースの新しい基盤につながる可能性があります.

アイデアの新規性と、最新の遺伝子発現プロファイリング技術と最新のバイオインフォマティクス方法論を使用するという私たちの計画は、分子遺伝学分野と心臓病学分野の両方で、この研究の結果をインパクトファクターの高いジャーナルに掲載する道を開くかもしれません.

このプロジェクトの期待される結果は、エジプトおよび世界中の心不全および心臓分子遺伝学の分野で修士号および博士号を取得する多くの候補者の参考になる可能性があります。 私たちの知る限りでは、心不全のさまざまな段階での特定の遺伝子発現プロファイリングを調査した以前の研究がないことを考えると、このアイデアの目新しさは、この分野の専門科学者による高い引用率を引き付ける可能性があります。

進行性心不全段階の発生のリスクが高い無症候性の構造的心疾患患者の早期スクリーニングは、薬理学的および非薬理学的戦略によってその進行を防ぐのに役立つ可能性があります。 これは、心不全の重度の症状を伴う非代償期の患者のケアと治療に費やされる政府の巨額の資金を節約することに貢献する可能性があります.

研究者の計画は、このプロジェクトで明らかになる情報をさらに使用して、最近研究されたRNA活性化と抑制の技術を適用して、心不全VSの進行期に苦しんでいる患者の遺伝子過剰発現と遺伝子調節不全を治療することです.心不全の初期無症候性段階にある患者は、心不全の初期段階から進行性段階への進行を予防し、末期心不全患者を安定した無症状の通常のライフスタイル段階に回復させるための革新的な新規遺伝子治療への道を開く疾患。 この新しい治療法は、この非常に身体に障害を及ぼす病気に苦しんでいる非常に多くのエジプト人の悲惨さを軽減することに貢献するだけでなく、世界中の遺伝子治療の分野における科学的革命的ブレークスルーとなるでしょう. 私たちはエジプト人であり、忍耐、決意、戦い、夢への信念によって奇跡を起こすことができるという信念に満ちています.

B.4.最先端と卓越性:

心不全 (HF) は、推定 650 万人の成人アメリカ人に影響を与えています [1]。 生存率は 1979 年から 2000 年の間に 10% 上昇しましたが、現在の 5 年死亡率はまだ約 50% です [1、2]。 長期にわたるパラダイムは、駆出率が低下した末期心不全 (HFrEF) は、さまざまな病因と遺伝的寄与があるにもかかわらず、「最終的な共通経路」を介して進化するというものです [3、4]。 HFrEF の管理に関する臨床試験結果と現在のガイドラインは、この観点と、主に左心室駆出率の程度、およびニューヨーク心臓協会 (NYHA) 分類を使用した臨床的重症度に基づく直接療法を確認しています [5]。

WHO の報告によると、虚血性心疾患 (IHD) は世界で最も一般的な死因であり、先進国では心不全の主要な原因です [6-9]。 IHD に続発する心不全は、非虚血性病因と比較して高い死亡率と独立して関連していることがわかっています [10、11]。 発生率の増加は、急性心筋梗塞の治療における血栓溶解および一次経皮的冠動脈インターベンションの高い有効性に起因しており、患者の生存率の改善につながりますが、左心室 (LV) リモデリングおよび慢性左心室による罹患率の増加につながることがよくあります。機能障害。 虚血性心筋症 (ICM) という用語は、以下の 1 つ以上を伴う左室収縮機能不全として定義されています: 以前の心筋血行再建術または心筋梗塞の病歴、左主幹または左前下行枝の 75% を超える狭窄、または 2 つの狭窄率が 75% を超える血管 [12]。

心不全の最も一般的な原因の 1 つは、心筋症です。 米国心臓協会は、心筋症を、主に遺伝性であり、機械的および/または電気的機能不全に関連する心筋疾患の異種グループとして説明しています[13]。 DCM は、異常な負荷条件がない場合に、左心室または両心室の拡張および収縮機能障害が存在することを特徴としています。 これは、駆出率の低下を伴う心不全の 2 番目に多い原因です。 DCM は、疾患の発症と経過を決定する多様な遺伝的変異と環境要因を伴う複雑な疾患です [14、15]。

ＩＨＤおよび心筋症は、心筋構造の改変を誘発し、左心室駆出率（ＬＶＥＦ）の減少を含む心機能の変化をもたらす可能性がある［１６］。 「前心不全」段階の患者を特定することで、適応した医療および非医療戦略を実施することで心不全の発症を防ぐことができます。 このサイレントな前臨床状態 (前心不全) は、無症候性左心室機能障害 (ALVD) と呼ばれ、経胸壁心エコー検査によってのみ識別できます。 一般集団によくみられる ALVD は、明らかな HF を発症するリスクが高くなります。 実際、ALVD患者は、LVEFが正常な個人と比較して、最初の心不全による年間入院率が12倍増加し[17]、6年間の死亡リスクが4倍増加している[16]。 . ALVD の効果的な大規模スクリーニングは、満たされていない主要な臨床的課題を代表しており、ALVD バイオマーカーの決定が必要です。

ALVD のスクリーニングは 10 年以上前から開始されています [17]、[18]。 ただし、ALVD バイオマーカーはありません。 実際、ALVD の診断には複雑な心エコー分析が必要ですが、これには時間と費用がかかり、リスクのある大規模な集団には適用できません。 ALVD は心血管系の危険因子が一般的に増加するために非常に蔓延しているため、バイオマーカーの欠如は非常に重要である可能性があります [19]。 ALVD は、重度の心不全の早期予測指標として確立されています [20]。 追跡調査によると、ALVD 患者の年間平均慢性心不全率は 4.9 ～ 20%、死亡率は 5.1 ～ 10.5% であることが示されています [21]、[22]。 これらの観察結果は、ALVD の被験者の死亡率が 31%、収縮期 HF の患者の死亡率が 47% であることを示した 5 年生存率分析で最近確認されました [23]。 最後に、SOLVD 研究は、ALVD の治療が HF の発生を大幅に遅らせることができることを示しました [24]。 したがって、明らかな HF を発症する前に、一般集団で ALVD 患者を特定することは、臨床的に最も重要である可能性があります。

虚血性心疾患 (IHD) 患者 (急性心筋梗塞の既往歴の有無にかかわらず) または正常な左心室機能を維持している DCM 患者 (ステージ B)、IHD または DCM 患者に固有の遺伝子バイオマーカーを調査した試験は不足しています。典型的な症候性心不全 (ステージ C) および非代償性心不全 (ステージ D) に進行する IHD または DCM 患者。 Maciejak ら [25] は、左心室機能障害 VS を発症した急性心筋梗塞 (AMI) の IHD 患者の遺伝子バイオマーカーを調査しました。同じ期間に正常な心室駆出率を保持した急性心筋梗塞患者。 彼らは、HFを発症したAMIの遺伝子発現プロファイルの変化を示しました。 Sweet ら [26] は、虚血性心筋症 (ICM) 患者と DCM 患者 VS 心血管疾患の病歴のない健康な患者の全トランスクリプトームを分析しました。 彼らは、ICM と DCM を代表する主要な病因固有のシグネチャを発見しました。 Tijsen ら [27] は、健康な被験者、心不全患者、心不全による呼吸困難の患者、および心不全以外の原因による呼吸困難の患者でマイクロ RNA アレイを実行しました。 彼らは、HF 患者で上昇する 6 つの miRNA を特定しました。その中で、miR423-5p は HF の臨床診断に最も強く関連していました。 Smih F ら [28] は、マイクロアレイ解析により、無症候性左心室機能障害、すなわち前心不全患者の特定の遺伝子発現プロファイルを調査しました。 上記の試験のいずれも、心不全VSの進行性症候性段階に特異的な遺伝子発現プロファイルまたは遺伝子バイオマーカー署名を調査していません。前臨床心不全段階。

以前のマイクロアレイ研究では、HF 病因の間で異なる遺伝子発現シグネチャが明らかになりました [28-33]。しかし、他の人は区別を見つけることができませんでした[34、35]。 ダイレクト RNA シーケンシング (RNA-seq) も転写産物の正確な定量化を提供し、心不全と正常 (NF) 心臓 [36]、新規転写調節因子、および ICM または DCM の乱れた miRNA ネットワーク [37] の間の発現シグネチャを特定するために使用されています。 、38]、LVAD前後のトランスクリプトーム[39、40]、小児心筋症における一般的なHF遺伝子[41]、DCMにおけるスプライシング、eQTL、および対立遺伝子発現[42]。

心不全VSの後期段階に進行するIHDまたはDCM患者のコホートにおける遺伝子過剰発現または遺伝子調節不全などの特定の遺伝的変異の完全な理解を仮定します。 正常な収縮機能を保持している IHD または DCM 患者は、心不全の後期段階に進行するリスクが高い IHD 患者および DCM 患者の診断遺伝子バイオマーカーを見つける道を開く可能性があります。 さらに、心不全のさまざまな段階にある IHD および DCM 被験者の異なる遺伝子発現プロファイルを見つけることは、ステージ B の IHD 患者の心不全の進行を予防し、IHD 患者を心不全の進行段階 (C および D)。

B.7.アプローチと方法論:

1. プロジェクト管理とコンソーシアム

2. 患者の募集と割り当て この研究のプロトコルは、アシュート大学教育心臓病病院の施設内審査委員会によって広範囲に設計および審査されます。 すべての患者は、募集前に詳細なインフォームド コンセントに署名するよう求められます。

   包含基準：HF症状のないIHDまたはDCM患者（ステージB）、典型的なHF症状のある患者（ステージC）、および代償不全のHF患者（ステージD）。

   除外基準：IHDまたはDCM以外の構造的心疾患を有する患者。

   アシュート大学教育心臓病病院でフォローアップされたIHD患者またはDCM患者が、この研究に採用されます。

   募集されたすべての患者は、病院で少なくとも2人の心臓専門医による完全な検査と完全な身体検査を受けます。 すべての患者は、構造的な心疾患の検出と確認のための心エコー検査と、心不全の病期分類のための駆出率の正確な測定を受けます。

   募集された患者は、心不全の現在の臨床段階に応じて研究グループの1つに割り当てられます。

   グループ A: 心不全の臨床症状がなく、左心室収縮機能が正常な IHD 患者 (前臨床段階またはステージ B の心不全) グループ B: 心不全の典型的な臨床症状があり、駆出率が 35% 未満の IHD 患者 (ステージ C 心不全) グループ C: 非代償性心不全の IHD 患者 (ステージ D 心不全) グループ D: 心不全の臨床症状がなく、正常な左心室収縮機能を持つ DCM 患者 (前臨床段階またはステージ B 心不全) グループE: 駆出率が 35% 未満である心不全の典型的な臨床症状を伴う DCM 患者 (ステージ C の心不全) グループ F: 非代償性心不全の DCM 患者 (ステージ D の心不全)

   患者は、外部の心臓病クリニック、内部の心臓病学部門、およびアシュート大学教育心臓病学病院の集中心臓治療ユニットから募集されます。

   サンプルサイズの計算 20 歳以上の米国成人における総 CHD 有病率は 6.7% であり、DCM の有病率に基づいて、記述的研究デザイン (43) のサンプルサイズの式に従って、IHD 患者のサンプルサイズを計算します。 100000 あたり 5 ～ 8 です (44)。

   N = (Z1-α/2)2 P (1 - P)/ D2 N= サンプル サイズ Z1-α/2= 平均からの標準誤差の数を表します (定数 = 1.96) P= 関心のある割合の値についての最良の推測の割合を表します。 = 有病率 D= 比率または距離のいずれかの側で必要な絶対精度。推定値が希望する関心の割合にどれだけ近いか。 0.05。

   0.067 の有病率に基づく IHD 患者に必要なサンプル サイズは、96 人の患者になります。

   有病率 0.008 に基づく DCM 患者に必要なサンプル サイズは 11 人の患者になります。合計サンプル サイズ (対照被験者を含む) は 107 人の患者です。

3. 心臓生検

   生検は、心室組織の抽出 (生検) に使用されます。 抽出された標本は、摂氏-80度の液体窒素で保存されます。

4. キット、薬品、消耗品の輸入
5. RNA 抽出 総 RNA は、メーカーの指示 (Life Technologies Invitrogen、米国) によって推奨される Tempus TM Blood RNA Tube の Tempus TM スピン RNA Isolation Kit を使用して、さまざまな臨床的心不全段階の患者および健康な人の組織標本から抽出されます。 (45) (付録 A)

7- RNA シーケンス

(Thermofisher Ion Torrent プラットフォーム): オプション A

The RiboMinus™ Eukaryote System v2 (付録 C) を使用して、次世代シーケンシング解析のための真に完全なトランスクリプトーム分離が行われます。 Ion Total RNA-Seq Kit v2 は、単純な RNA ライブラリーの構築に使用されます (付録 D)。 Ion Chef システムは、ウォークアウェイ テンプレートの準備とチップのローディングに使用されます (付録 E)。 Ion GeneStudio S5 システムは、トランスクリプトームに至る遺伝子パネルのシーケンスに利用されます (付録 F)。 Torrent Suite ソフトウェアは、エクスポート可能な FASTQ または BAM 形式でシーケンス リードを自動的に提供します (付録 G)。

8- バイオインフォマティクスとデータ分析

トレント スイート ソフトウェア「RNASeqAnalysis」プラグインは、RNA 転写物のアラインメントと定量化を含む初期分析に使用されます。 STAR および Bowtie2 マッパーの両方を使用して、完全および部分的なアラインメントが検出されるヒト参照ゲノムとして hg19 を使用します。 ピカード ツールは、各遺伝子にアラインされた読み取りをカウントするために適用されますが、カフリンクス ソフトウェアは、各遺伝子の異なるアイソフォームを表すために使用されます。 個々のサンプルの包括的なプロットと、サンプルを比較するプロットが生成されます。 さらなる特定の分析は、社内で開発されたスクリプト (python または R) を使用して倍数変化の計算、アップおよびダウンレギュレートされた遺伝子/アイソフォームの特定、および Cytoscape ソフトウェアを使用した経路濃縮分析を使用して達成されます。 パスウェイ エンリッチメント分析では、時系列データで疾患に関与している可能性のあるパスウェイを特定できます。 統合型マルチ オミクス アプローチを適用して、両方のタイプのデータ (RNA-Seq) から取得したデータを統合し、関連付けます。

9-原稿執筆と出版

このプロジェクトの出版により、分子遺伝学分野と心臓病学分野で少なくとも 2 つのハイ インパクト ファクター ジャーナルが作成されることを期待しています。

B.8.資格と能力 (最大 2 ページ):

最も重要な資格は、研究を迅速に実施できる専門の心臓病学および分子遺伝学の専門家を利用できることです。 また、マイクロアレイ遺伝子発現プロファイリングと全トランスクリプトーム イオン トレント RNA シーケンスの両方に必要な非常に高価で基本的に重要な機器は、エジプトの国立研究センター、Magdy Yaacoub 財団、および他の多くの民間分子研究室の分子研究室で利用できます。

最も重要な能力は、プロジェクトの完全な実施のために購入する必要があるキット、化学薬品、消耗品、およびいくつかのマイナーな機器の高コストです。