心臓手術後の心臓修復を支援する心耳マイクログラフト移植 (AAMS2)

背景と意義

世界では、毎年 1,790 万人が心血管疾患で死亡しています。 虚血性心疾患 (IHD) は、これらの症例の半分の原因であり、世界の主要な単一死因となっています [GBD 2017]。 世界中で 1 億 2,650 万人の患者が IHD に苦しんでいますが、ヨーロッパでは 3,030 万人の患者が苦しんでいます [Timmis 2018]。

IHD は、アテローム性動脈硬化症の冠動脈プラークが徐々に拡大することで特徴付けられます。 これらの病気のホットスポットは、心筋の低酸素症、心筋細胞の冬眠、アポトーシス、間質性線維症を引き起こすだけでなく、浸食や破裂を起こしやすい. プラーク破裂は、止血系を強制的に活性化し、血栓性冠動脈閉塞、心筋梗塞 (MI)、および心臓組織の死をもたらします。 急性期治療の改善により、患者は急性期を乗り切ることが多くなり、損傷部位は最終的に、心臓の充満と拍出を制限する瘢痕に置き換わる [Cohn 2000]。 損傷の程度とその結果生じる瘢痕に応じて、最終的に増加した作業負荷は、予後不良の不可逆的で無力化する臨床症候群である心不全 (HF) の有害なリモデリングと出現につながります [Taylor 2017, Cohn 2000]。 虚血性病因によるHFは、29%から45%まで変化すると報告されている[Groenewegen 2020]。 例えば、最近のメタアナリシスは、集団ベースの心エコー検査による以前は認識されていなかった症例を含む、「すべてのタイプ」の心不全の有病率が、65歳以上の一般集団の間で11.8%と高いことを示唆しています[van Riet 2016]。

CABG 手術は、重度の IHD 進行患者に好まれる血行再建法である [Rihal 2003]。 ヨーロッパでは、2016 年に 245,000 件を超える CABG 手術が実施されました [Eurostat 2015]。 年齢に関係なく、CABG手術は虚血症状と死亡率に全体的に有益な効果があることが示されています[Freitas 2019]。

瘢痕化ではなく再生による心臓の治癒は、合併症を伴うIHDをますます管理しやすく、さらには治癒可能な疾患に傾ける可能性があります. 一部の脊椎動物の心臓は生涯を通じて再生によって治癒しますが、げっ歯類では、この能力は生後 1 週間に限られています [Cutie 2021]。 人間の心臓は、人生の非常に早い段階で、虚血後に再生する能力を持っているようです [Haubner 2016]。

成人の心臓で心臓の再生修復を活性化することは複雑であることが証明されています。 この点に関して、多くの幹細胞、前駆細胞、分化細胞が試験されている[Cambria 2017]。 これらの研究は有望な結果をもたらしましたが、治療法は依然として複雑で費用がかかるため、より臨床的に簡単なアプローチの必要性が強調されています. 心耳に由来する細胞は、虚血性心臓損傷のコンテキストで再生心臓治癒を刺激できることが示されています[Koninckx 2013、Detert 2018、Evens 2021]。 欧州心臓病学会によって位置づけられているように、心外膜細胞外マトリックス (ECM) パッチ移植を含む多くの組織工学的アプローチが、虚血性心不全の有望な将来の治療法として強調されています [Madonna 2019]。 これらのアプローチは、共同移植された細胞の局所的な持続性と生存率を改善する可能性があります。これは、以前の研究で特定された主要な障害です。

一般的な概念

治療には、患者自身の右心耳から採取した心臓組織を使用します。 左心耳も右心耳も (それぞれ LAA と RAA) 心臓のポンプ機能に直接寄与することはありません。 RAA の一部は、CABG の開始時に心肺装置のセットアップ中に右心房カニューレを挿入すると、安全に採取できます [Lampinen 2017, Nummi 2017, Nummi 2021]。 AAMS2 試験では、RAA 組織の一部が、心外膜移植、パッチ封入、および機械的に拡張された心耳マイクログラフト (AAM) として使用されます。 この治療法は、1 回の CABG 手術中に投与できます。

以前の結果

MI および HF の前臨床マウス モデルでは、心外膜 AAM パッチの効果を無細胞 ECM パッチと比較しました。 その結果、心筋組織の保護、瘢痕の軽減、心機能の保持が示されました [Xie 2020]。 さらに、質量分析に基づく定量的プロテオミクスは、心筋の再生能力の増加に関連するプロセスである、酸化ストレスの減少および AAM を介した心筋の解糖系代謝の誘導を含む、心筋における広範な再生および心臓保護効果を示した [Lalowski 2018, Nakada 2017,木村 2015、プエンテ 2014]。

AAMs パッチ療法は、臨床使用に進んでいます。 AAM の最初の人への応用 [Nummi 2019] に続いて、CABG 中の心外膜 AAM 移植の安全性と実現可能性が最近確認されました [Nummi 2021]。 さらに、この研究は瘢痕領域の生存可能な心筋の厚さの増加を示唆していたため、治療効果の最初の指標を提供しました [Nummi 2021]。

目的と概要

この AAMS2 無作為化二重盲検対照試験では、CABG 手術の補助療法として心外膜移植 AAM の効果を評価します。 試験の主要評価項目は、術前の LGE-CMRI と比較した、手術後 6 か月のフォローアップ時に後期ガドリニウム造影心臓磁気共鳴画像法 (LGE-CMRI) を使用して評価した心機能と構造の変化です。

この試験では、研究グループ (CABG または CABG による AAM パッチ) に 1:1 のグループ割り当て比率で 50 人の患者を登録します。 自家 RAA 組織は、すべての参加者から CABG 中に RAA から採取され、無作為化に基づいて、RAA 組織片は周術期に AAM に処理されるか、生化学的分析のために凍結保存されます。 フィブリン マトリックス ゲルに埋め込まれた AAMs は、ECM シート上に配置され、心外膜で縫合されます。 心外膜移植部位として虚血性瘢痕領域を特定するために、術前に LGE-CMRI が行われます。 研究用血液サンプルは、手術前と手術後 3 か月および 6 か月のフォローアップ時に収集されます。 経胸壁心エコー検査 (TTE)、LGE-CMRI、症状スケーリング測定、および 6 分間歩行テスト (6MWT) は、術前および 6 か月のフォローアップ時に実行されます。

方法

1. 患者の選択、登録、倫理、およびタイムライン - 心臓専門医によって評価された適格性基準および除外基準を満たす患者は、病院の待機的心臓手術リストから選択されます。 患者の投薬は、治療中の心臓専門医による現在のガイドラインに従って最適化されています。 リストの通常の待機時間は 2 ～ 8 週間です。 この時間により、投薬の変更が手術前に有効になります。 その後、募集された患者は、臨床対照の訪問 (3 か月のフォローアップとして示される) と専用の試験訪問 (術後 6 ～ 8 か月で、6 か月のフォローアップとして示される) のために呼び出されます。

   すべての患者には、試験を説明する情報が提供されます。 被験者が研究手順を受ける前に、インフォームド コンセントの話し合いが行われ、参加には書面によるインフォームド コンセントが必要です。 この治験は、ヒトを対象とする医学研究の倫理原則に関するヘルシンキ宣言[World Medical Association 2013]に従って実施されます。 この研究は、ヘルシンキおよびウーシマーの病院地区の倫理委員会 (HUS; Dnr. HUS/12322/2022)。 患者募集の推定開始は 2022 年 12 月であり、研究全体の推定完了日は 2025 年 12 月です。 参加者は試験から除外されます (スクリーニングの失敗)。投薬の最適化後、目に見える傷跡を特定できず、術前 LGE-CMRI で左心室駆出率 (LVEF) が 50% 以上である場合。 これは、CABG の前に LGE-CMRI が実施されていない場合にも当てはまります。

2. エンドポイント - 試験のエンドポイントは別のセクションにリストされています。 主要評価項目は、LGE-CMRI によって評価される心線維症の変化と、脳ナトリウム利尿ペプチド (NT-proBNP) の N 末端プロホルモンの循環レベルに焦点を当てています。 副次的評価項目は、治療の安全性と実現可能性だけでなく、他の有効性パラメーターにも焦点を当てています。
3. 無作為化と盲検化 - 患者は、www.sealedenvelope.com で公開されているオンライン ツールを介して性層別ブロック無作為化を使用して、CABG または AAM グループに無作為化されます。 ブロックサイズ 2 と 4、および性別 (女性、男性) による層別化。 無作為化はヘルシンキ大学（担当ドセントEsko Kankuri）によって行われます。 無作為化された割り当て情報が記載された連続番号の封印された封筒が研究看護師に渡され、研究看護師は各患者の手術の開始時にそれぞれの封筒を開封します。 研究看護師は二重盲検法で割り当てを監督し、患者と評価する心臓専門医および放射線科医は研究グループの割り当てを知らされないままです。 治療の性質 (移植 vs. 移植なし) を考えると、執刀医または研究看護師に割り当てを知らなくすることは不可能です。 すべての LGE-CMRI および TTE 測定、ならびに実験室分析は、グループの割り当てを知らされていない研究者によって行われます。
4. 心耳マイクログラフトの準備と投与 - RAA の一部は、右心房のカニューレ挿入時に心臓手術の開始時に採取されます。 RAA 組織は、以前に説明されているように [Lampinen 2017、Nummi 2017、Nummi 2021]、Rigeneracon ブレード (Rigenera-system、HBW s.r.l.、トリノ、イタリア) を使用して重量を測定し、機械的にマイクログラフトに加工します。 手術室での組織処理をサポートする専用の CE マーク付き器具キットは、EpiHeart Oy (ヘルシンキ、フィンランド) から入手できます。 マイクログラフトは、心膜マトリックス シート (ウマ心膜パッチ、Autotissue GmbH、ベルリン、ドイツ) に広げられ、少量の希釈されたフィブリン組織接着剤 (Tisseel、Baxter AG、ウィーン、オーストリア) に埋め込まれます。 AAMs-パッチは、移植を待つ間、冷却 (+6 - +8C) され、カバーされ、無菌状態に保たれます。
5. 一般データ保護規則 - トライアル中に収集されたデータは、一般データ保護規則 (GDPR) を含む、個人の健康データ保護に関する EU 規則を満たします。
6. 血液サンプル - HF 評価のゴールド スタンダード バイオマーカーである NT-pro-BNP 測定用の血液サンプル [McKie 2016] は、術前および 3 か月と 6 か月の両方のフォローアップ時に採取されます。 さらに、AAMS2 試験では、血液、血漿、および RAA 組織サンプルに含まれる RNA 転写産物を評価し、以前に説明したように、転写後修飾に新たな焦点を当てています [Sikorski 2021, Sikorski 2022]。 ただし、ネイティブ RNA の十分な収量を確保するために、訪問ごとに TEMPUS(TM) RNA 安定化血液を 3 mL x 5 採取する代わりに、3 mL x 8 を採取します。 これらの修飾は、多くの細胞機能と病態生理学的状態、さらには IHD と虚血性 HF の主要な寄与因子と調節因子を明らかにしている遺伝学の生物学的フロンティアを構成します [Qin 2021, Sikorski 2022]。 ヒト IHD および HF における血液エピトランスクリプトームに関する情報は依然として不足しているため [Sikorski 2022]、AAMS2 試験は、血液エピトランスクリプトームにおける AAM 治療による変化についての洞察を提供することを目的としています。 特に、最も一般的な 2 つの修飾、N6-メチルアデノシン (m6A) およびアデノシンからイノシンへの (A-to-I) 編集に焦点が当てられています。
7. RAA 組織サンプル - 対照群から摘出した RAA 組織片を、生化学分析用のサンプルとして収集します。 RAA 組織片は 2 つに分割され、前述の [Sikorski 2021] のように、後続のエピトランスクリプトミクスをターゲットとした評価のために保存されます (RNAlater またはホルムアルデヒド-エタノール)。
8. 心エコー検査-すべての参加者は、術前および術後6か月のフォローアップで心電図およびTTEで評価されます。 TTE の記録は、指定された心臓専門医によって行われます。 これらの記録には、心室、心房、弁の解剖学的および機能的評価が含まれます。 術前 TTE では、上記の AAM 用の RAA サンプル収集の前に、解剖学的特徴付けに適した心耳と心房に特別な焦点が当てられます。 また、心膜液貯留、血栓、動脈瘤の有無を記録します。 灌流麻酔科医は、麻酔中に手術室で経食道心エコー検査 (TEE) を実行し、CABG の前に左右の心耳の血流速度、スラッジおよび血栓の可能性を評価します。
9. 後期ガドリニウム強化心臓磁気共鳴画像法 (LGE-CMRI) - 全身 1.5-T MRI スキャナー (Siemens Sola または Avanto-fit、Siemens AG、Erlangen、Germany) が LGE-CMRI 画像取得に使用されます。 心臓の構造と機能は、心電図と呼吸ゲーティングを使用した標準化された LGE-CMRI プロトコルで評価されます。 短軸シネ画像は、左右の心室容積測定に使用されます。 心筋収縮性は、短軸および長軸のシネ画像からの縦方向、円周方向、および放射状のひずみ測定を使用して評価されます。 LGE は、梗塞検出のための半自動しきい値設定について以前に提案された [Schulz-Menger 2020] ように、5-SD 半自動ゲイン推定を使用して梗塞の体積と質量を測定するために評価されます。 画像の後処理は、QMass および QStrain アプリケーションを備えた Medis Suite ソフトウェア (Medis Medical Imaging Systems、ライデン、オランダ) で実行されます。
10. 生活の質の評価 - 健康関連の生活の質 (HRQoL) は、RAND36 (SF36) 簡易質問票を使用して測定されます [Hays 2001]。 アンケートは、身体機能と主観的な活力と健康感から身体の痛みに至るまでの 8 つの次元について、指定された平均値と標準偏差値で標準化されています。 得られたスコアは、慢性疾患を持つフィンランドのコホートと比較されます。 また、被験者の症状評価は、IHD と HF の 2 つの主要な症状である狭心症と労作性呼吸困難について、それぞれカナダ心臓血管学会 (CCS) とニューヨーク心臓協会 (NYHA) によって開発された標準化された分類システムで行われます [カンポー 1976 年、ラッセル 2009 年]。 最後に、6 分間の歩行テスト (6MWT) を評価して、客観的な罹患率を測定します [Bittner 1993]。 これらすべてのパラメーターは、術前と術後の 6 か月のフォローアップ訪問の両方で評価されます。 NYHA および CCS クラスも 3 か月の臨床フォローアップで記録されます。
11. 統計分析 - 電力分析は、SAS 9.4 TS Level 1M4 ソフトウェア (SAS Institute Inc.、Cary、NC、USA)、固定シナリオ要素 O'Brien-Castelloe 近似法を使用した POWER Procedure Wilcoxon-Mann-Whitney Test を使用して実行されました。両側統計評価。 検出力分析のサンプル データは、以前の非盲検 AAM 試験 [Nummi 2021] から得られました。 合計サンプル サイズが 50 (2 つのグループ、グループ サイズ 25、分布 1:1) の場合、これらのパラメーターは α 0.05 で 80% を超える検出力をもたらします。 グループ間の比較は、マンホイットニーの U 検定を使用して実行されます。 順序変数は、カイ 2 乗検定でテストされます。 多重比較はボンフェローニ法で修正され、有意な結果はさらにマン ホイットニーの U 検定を使用してグループごとにテストされます。 生活の質のデータは平均値として提示され、独立したサンプルの t 検定 (両側) で分析されます。 分析は、ＩＢＭ ＳＰＳＳ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ２７プログラム（ＩＢＭ Ｃｏｒｐ．、Ａｒｍｏｎｋ、ＮＹ）または同等のものを用いて行われる。 データは、試験中に段階的に分析および公開できます。
12. フォローアップ中の術前および術後のデータ収集 - 臨床、実験室、および薬物治療データは、病院の電子カルテに収集されます。 退院後および経過観察中に、患者は一次医療機関を訪れることができます。 手術または心血管系の状態、および薬物治療の変更に関連する訪問は、調査担当者によって収集されます。 このデータは、その患者の他のデータとともに仮名化されて保存されます。

13. データの保存、管理、共有 - 生成されたデータは、分析中に HUS と UH のネットワーク ハード ドライブに保存されるほか、CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. のサーバーにも保存されます。 (フィンランド) 機密データの保管用に特別に設計されており、すべて自動バックアップを備えています。 対応する仮名化キーとランダム化コードを使用して患者を直接識別するデータは、自動バックアップとアクセス制御を備えた安全な病院システム内にあるキー レジストリに保存されます。 レジストリへのアクセスは、役割ベースのアクセス権によって制御され、HUS 倫理委員会によって承認されたレジストリの説明で指定された研究者のみが、その中のデータにアクセスできます。 PI 研究者のドセントである Pasi Karjalainen は、キー レジストリとその内容の責任者です。

    参加者の TTE データは、HUS データ セキュリティ ガイドラインを満たす Microsoft® Azure クラウドに最終的に保存される IntelliSpace ソフトウェア (フィリップス、オランダ) を介してアクセスされます。 LGE-CMRI のデータとレポートは、デジタル HUS 画像保管通信システム (PACS) に保存されます。 必要に応じて、LGE-CMRI データは HUS Medical Imaging Center のサーバー間で内部的に転送され、適切な CMR ソフトウェアによる画像解析が可能になります。 症例報告のフォーマットは、HUS 施設内に物理的に保管され、アクセス制御が行われ、電子的に研究登録簿に保管されます。

    研究レジストリへの加入は、役割ベースの加入権によって制御され、HUS 倫理委員会によって承認された、レジストリ記述文書で単独で指定された研究チーム メンバーのみが、その中のデータにアクセスできます。 すべてのワークステーション、ネットワーク ドライブ、およびサーバーは、パスワードで保護されています。

    CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. を介して実行されるかどうかにかかわらず、欧州連合内外の学術研究協力者との仮名化されたデータの共有が行われる前に。 (フィンランド) サーバー、または強力なパスワードで保護されたハード ドライブを使用して、ヘルシンキ大学またはヘルシンキ大学病院の公式宅配便で輸送された場合、共同研究を担当する科学者または関連機関の代表者が材料譲渡契約 (MTA) に署名します。 これらの MTA は、EU 委員会の標準契約条項 (SCC) を使用して、仮名化されたデータへのアクセス、つまり転送を保護します。 また、仮名化されたデータを扱うすべての担当者は、公式の HUS 秘密保持およびデータ セキュリティの誓約に署名する必要があります。 さらに、CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. 仮名化されたデータにアクセスする前に、各協力者が署名するための独自のデータ秘密保持契約を必要とします。

    原則として、トライアルのアクティブ フェーズの後、仮名を使用して作成されたデータは、フィンランド科学 IT センター CSC (SD-Apply) のサーバーに 15 年間 (2040 年) 保存されます。 この後、データはすべての仮名を消去することで匿名化され、無期限に整理されます。 個別のデータ アクセス委員会が、保存されたデータの再利用を監視します。 また、グループ レベルの匿名化されたメタデータを含むシーケンス データセットは、European Molecular Biology Laboratory European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI、ケンブリッジ、英国) の European Nucleotide Archive (ENA) などのリポジトリにアップロードすることにより、公開時に利用可能にすることができます。 Gene Expression Omnibus (GEO) 機能ゲノミクス データベース リポジトリ (National Center for Biotechnology Information NCBI、Bethesda、MD、USA)。

14. 治験のモニタリング - AAMS2 治験は、臨床研究機関、ヘルシンキ大学中央病院 (HUCH)、または同等のモニタリング サービス プロバイダーによって外部からモニタリングされ、治験対象者の権利、安全、および福利を確保します。 詳細なモニタリング計画は、患者が研究に募集される前に、サービスプロバイダーおよび研究グループとともに起草されます。
15. 研究チーム - AAMS2 試験は、HUS Heart and Lung Center (PI docent Pasi Karjalainen、共同 PI Antti Vento MD PhD) およびヘルシンキ大学 (Docent Esko Kankuri MD PhD) と共同で実施されます。 研究看護師は、PIとともに、患者のスクリーニング、募集、通知と連絡（電話またはメールによる）、周術期AAMの処理、および対照訪問の予約を監督および組織します。 さらに、研究看護師は、ヘルシンキ大学の科学者と協力して研究サンプルのロジスティクスを整理します。 無作為化はヘルシンキ大学で実施されています。 CABG 手術と AAMs パッチの適用は、HUS Heart and Lung Center によって行われます。 LGE-CMRI のイメージングと分析は、HUS 放射線科とヘルシンキ大学によって実施されています。 患者のスクリーニング、リクルート、および TTE 記録を含む術前および術後の臨床訪問、および臨床評価は、HUS Heart and Lung Center の心臓病棟によって行われます。 心臓麻酔医は、主要な術後パラメーターの記録を行います。 エピトランスクリプトームおよびその他のバイオマーカーの分析は、ヘルシンキ大学医学部薬理学科によって組織されています。