BiHiVE2 연구. 저산소-허혈성 뇌증에서 예측 바이오마커의 조사 및 검증. (BiHiVE2)

해당 분야의 배경 및 현재 지식:

주산기 질식은 신생아 사망 및 장기 장애의 가장 흔한 원인 중 하나이며, 1000명 중 20명에서 발생합니다. 이 중 1000명당 약 2-3명이 저산소-허혈성 뇌병증(HIE)으로 발전합니다(1). 아일랜드와 영국에서 HIE는 신생아 사망의 세 번째로 흔한 원인으로 전체 사망의 9%, 임기 사망의 21%를 차지하며 전 세계적으로 매년 100만 명 이상의 신생아 사망을 유발하는 것으로 추정됩니다. 생존자에게는 뇌성 마비(15%), 심각한 인지 지연(11%), 발작 장애(8%), 감각 신경 난청(7%) 및 시각 상실(3%)을 포함하여 상당한 이차 이환율이 관련되어 있습니다. 2).

HIE는 두 가지 모욕으로 단순화할 수 있는 진화하는 프로세스입니다. 초기 손상은 심각한 대뇌 저산소증 및/또는 허혈이며, 이는 혐기성 대사로 인한 젖산 축적 및 세포 무결성 손실로 인한 에너지 고갈로 이어집니다. 이것은 2차 손상인 세포 손상 및 세포 사멸로 이어지는 자유 라디칼, 프로테아제 및 카스파제의 결과적인 형성과 함께 일련의 사건을 시작합니다(3). 2차 에너지 장애는 초기 손상 후 6-48시간 사이에 발생하는 것으로 나타났습니다.

최근까지 관련 이환율 또는 사망률을 감소시킬 수 있는 치료적 개입이 존재하지 않았습니다. 그러나 여러 국제 시험의 최근 간행물과 후속 메타 분석에 따르면 초기 유도 저체온증이 HIE에 유익하여 생존을 개선하고 신경학적 장애를 감소시키는 것으로 나타났습니다(4-5). 유도된 저체온증은 이제 중등도/중증 HIE에서 치료의 표준이 되었습니다. 그러나 효과적이려면 2차 에너지 장애가 발생하기 전에 배송 후 6시간 이내에 시작해야 합니다. 이 좁은 시간 동안 치료를 통해 혜택을 받을 수 있는 인구를 식별, 소생, 안정화 및 냉각해야 합니다.

불행하게도 치료의 혜택을 받을 수 있는 사람들을 인식하고 진단하는 능력이 이 기간 내에 항상 가능한 것은 아닙니다. 우리는 산-염기 균형, 젖산염 및 Apgar 점수 및 초기 신경학적 평가와 같은 HIE의 위험이 있는 사람들을 식별하기 위한 현재의 표준 방법이 신뢰할 수 없음을 보여주었습니다(6). 신생아 뇌파검사(EEG)는 뇌병증의 등급을 매기는 데 유용하며 장기적인 결과를 예측하는 데 탁월합니다. 특히 출산 후 처음 24시간 동안의 진화는 결과와 밀접한 관련이 있습니다(7). 그러나 급성 환경에서 신생아 전문의가 거의 사용할 수 없는 고도로 전문화된 기술이 필요합니다. 진폭 통합 EEG는 임상의가 더 널리 사용하지만 그 해석은 사용자에 따라 다르며 대부분의 신생아 전문의는 자신의 해석 능력에 자신이 없다고 보고합니다(8). HIE에서 조기에 신뢰할 수 있는 결과 예측의 필요성이 그 어느 때보다 커졌습니다. HIE의 중증도 및 가능성 있는 예후를 정량화하기 위한 빠르고 저렴하며 재현 가능하고 사용자에 의존하지 않는 방법이 시급합니다. 많은 생화학적 및 혈액학적 마커가 주산기 질식에서 제안되었지만 임상적 발전이나 상업적으로 실행 가능한 병상 검사로 이어진 것은 없습니다(9).

지난 2년 동안 여기 Cork University Maternity Hospital에서 BIHIVE 연구(Biomarkers in Hypoxic-Ischaemic Encephalopathy 연구)를 통해 중등도/중증으로 진행될 유아를 정확하게 식별할 수 있는 제대혈의 잠재적 생화학적 표지자를 확인했습니다. 뇌병증(10,11). BIHIVE 연구는 1) Luminex 기술을 사용한 표적 단백질체 프로파일링 2) miRNA 프로파일링 3) 질량분석법과 핵자기공명 기술을 모두 사용한 혈액 대사체의 포괄적인 매핑을 통해 HIE에서 혈액 매개 바이오마커를 식별하는 다각적인 접근 방식을 채택했습니다.

우리의 목표는 반복적인 신경학적 평가와 다채널 EEG를 사용하여 분류된 명확하게 정의된 주산기 질식 및 HIE를 가진 유아 집단을 모집하는 것입니다. 출생 시 제대혈을 채취, 처리 및 보관할 목적으로 개발한 엄격한 표준 작업 절차(SOP)를 사용합니다. 이러한 절차를 통해 모든 표본이 나중에 proteomic, metabolomic, transcriptomic 및 genomic 분석에 적합하도록 합니다. 시스템 생물학 접근법을 사용하여 우리는 발견 코호트의 저장된 제대혈에서 제안된 여러 마커를 연구했으며 처음에는 프로테옴과 대사체에 중점을 두었습니다. 이 작업을 통해 우리는 중등도/중증 HIE의 발달을 예측할 수 있는 가능성이 있는 제대혈에 존재하는 여러 바이오마커를 이미 확인했습니다. 우리의 초기 데이터는 매우 유망합니다. 우리의 초기 대사체학 분석은 0.92의 AUROC(곡선 아래 면적)로 HIE와 대조군을 구별할 수 있음을 보여주었습니다. 이러한 차별화를 일으키는 정확한 대사산물 피크를 식별하고 정량화하려면 추가 분석이 필요합니다. 우리는 이제 주산기 질식 및 HIE가 있는 추가 영아 코호트에서 이러한 결과를 검증하고 장기적인 신경학적 결과를 예측할 수 있는 능력을 검증하고자 합니다. 중등도/중증 HIE가 있는 유아의 제대혈에서 마이크로RNA 변화를 조사하는 우리의 파일럿 작업은 또한 질식 및 HIE 모두에서 여러 연구된 miRNA의 상당한 상향 조절로 매우 고무적입니다. 가장 유망한 miRNA는 현재 중합효소 연쇄반응(PCR) 증폭을 사용하여 정량화되고 있으며 발견 코호트에서 검증될 것입니다.

미래 코호트-BIHIVE2: 중등도/중증 HIE에 대해 >90% 민감도 및 특이성을 가진 마커를 검증한 지점까지 이러한 마커를 추가로 개발하려면 출생 시 고품질 바이오뱅킹을 통해 신중하게 모집된 유아의 추가 코호트를 모집해야 합니다. 자세한 임상 표현형. 이것이 현재 애플리케이션의 주요 작업입니다. 우리는 주산기 질식이 있는 영아 300명의 추가 코호트가 필요할 것이며, 그 중 60명은 HIE를 발병하고 30명은 중등도에서 중증 HIE를 발병할 것입니다. 우리는 또한 300명의 동시대 통제 유아를 모집해야 합니다. 주산기 질식이 있는 이 수의 영아를 모집하려면 30,000명의 정상 출생을 연구해야 합니다. 따라서 우리는 연간 10,000명의 정상 출산을 하는 최첨단 산부인과 병원인 스톡홀름의 카롤린스카 대학 병원을 포함하도록 연구 센터를 확장했습니다.

추가 검증을 통해 중간/심각한 HIE에 대한 민감하고 구체적인 예측 테스트를 제공할 임상 및 생화학적 마커 알고리즘을 개발할 수 있습니다. 두 코호트에 대한 신경발달 후속 조치를 통해 2년 후 신경발달 및 행동 결과를 예측하는 능력을 평가할 수 있습니다.

마지막으로 우리는 저산소-허혈 손상(HI)의 시간 제한 동물 모델을 사용하여 바이오마커 변경의 정확한 타이밍을 조사할 것입니다. 임상 연구에서 저산소-허혈 손상은 예측할 수 없으며 그 시기를 추정하는 것이 종종 불가능합니다. Brisbane Queen's University의 Tracey Bjorkmann 박사는 HI가 발작을 유발하고 중등도에서 중증 HIE에 해당하는 부상 수준을 생성하는 HI의 새끼 돼지 모델을 개발했습니다(12). 그녀는 우리 프로그램과 협력하기로 동의했으며 HI 후 0,1,2 및 12시간에 채취한 새끼 돼지 혈청 샘플을 제공할 것입니다. 이 샘플은 바이오마커 장애의 진행을 검사하는 데 매우 중요하며 분만 후 신생아 뇌 손상의 시기를 정하는 데 도움이 될 것입니다.