CICU의 정밀 의학: 단백질체 바이오마커 식별

심폐우회술(CPB)에 따른 급성 염증은 이병률과 사망률에 영향을 미칩니다. 그러나 이러한 반응을 이끌어내는 메커니즘과 위험에 처한 환자를 예측하는 바이오마커는 아직 밝혀지지 않았습니다. 단백질은 염증에 참여하고 염증을 반영하는 환자 혈액의 질병 관련 순환 인자입니다. 기존 데이터는 단백질체 바이오마커가 염증과 부작용을 예측하고 모니터링하는 데 가능성이 있음을 시사합니다. 그러나 소아 심장 질환의 바이오마커를 검증하고 CPB 유발 염증의 기본 메커니즘을 밝히고 이를 임상 실습으로 전환하려면 추가 연구가 필요합니다.

구체적인 목표: 우리의 가장 중요한 목표는 정량적 바이오마커를 임상 의학과 통합하여 치료를 맞춤화함으로써 선천성 심장 질환(CHD) 환자의 치료를 강화하는 것입니다. 연구자들은 CHD를 앓고 있는 어린이를 위한 정밀 의학 패러다임을 향한 첫 번째 단계를 제안합니다. 이들 중 다수는 CPB 이후 염증을 경험합니다. 연구자들은 단백질체학 프로파일링이 CPB에 대한 과장된 전신 염증 반응의 위험이 가장 높은 환자를 식별하는 바이오마커를 검출할 것이라고 가정했습니다. 연구자들은 CPB 이후의 병리학적 과정의 기초가 되는 단백질체 환경에 대한 심층적이고 편견 없는 관점을 제공하기 위해 편견 없는 단백질체 전체 발견 접근법을 통합하는 파일럿 타당성 조사를 수행할 것입니다(그림 1).

목표 1: 정량적 단백질 프로파일 연구에 CPB를 겪고 있는 CHD 환자를 전향적으로 등록합니다.

가설: CPB를 겪고 있는 심장 집중 치료실(CICU)의 어린이를 대상으로 편견 없는 프로테옴 전체 발견 접근법을 활용한 관찰 연구를 수행하는 것이 가능합니다. 조사관은 3개의 진단 코호트에서 80명의 어린이를 식별할 것입니다. 저형성 좌심증후군(HLHS) 또는 심실실(BiV) 복구로 인해 1단계 완화(S1P)를 받는 환자는 둘 다 체액 과부하, 장기간의 기계적 환기, 발열 및 모세혈관 누출을 특징으로 하는 수술 후 경과로 인해 과장된 염증 반응의 위험이 높습니다. 동맥 전환 수술(ASO) 후 대동맥 D-전위(DTGA)를 받은 환자는 위험이 더 낮습니다. 조사관은 인구통계학적 및 임상 데이터를 수집하고 4가지 시점(CPB 전, CPB 직후, CPB 후 12시간, CPB 후 24시간)에서 혈액 샘플을 채취합니다. 혈장은 55 µL 혈장 샘플에서 10,778개의 단백질을 측정하는 SomaScan v5.0 플랫폼에서 분석됩니다.

목표 2: 단백질체 변화를 특성화하여 CPB를 겪고 있는 어린이의 염증 반응에 대한 이해를 높이는 것입니다. 가설: CPB에 대한 일시적인 환자 내 단백질체 반응과 결과와의 관계는 SomaScan 플랫폼에 의해 특징지어질 것입니다. 연구자들은 CPB 이전부터 이후까지 단백질 수준의 동적 환자 내 시간적 변동성을 설명할 것입니다. 다음으로, 연구자들은 전체 환자 간, 시점 간, 환자 간 결과에 따라 계층화되어 가장 큰 가변성을 나타내는 단백질을 식별할 것입니다. 수술 후 염증 및 부작용의 후보 바이오마커를 구별하기 위해 연구자들은 성공적인 발관까지의 시간, CPB 후 72시간의 체액 과부하 정도, 복합 이진 부작용 등 세 가지 임상 종점을 연구할 것입니다. 바이오마커 검색은 편견이 없고 광범위하며 잘못된 발견을 통제할 것입니다. 예측 단백질은 시스템 생물학 접근법을 사용하여 설명된 경로와 표적 다중 면역분석법을 통해 검증됩니다.

목표 3: 단백질체학 프로파일과 임상 변수를 기반으로 환자 결과를 예측하는 기계 학습 분류기를 개발합니다. 가설: CPB 이후의 불리한 결과는 임상 및 단백질 생체지표의 조합에 의해 예측될 것입니다. 연구자들은 감독된 기계 학습 분류기 접근 방식을 사용하여 단백질체학 및 수술 전후 임상 특징의 조합을 구별하고 정의합니다(예: 연령, 심장 형태/수술, CPB 및 순환 정지 시간)을 통해 급성 수술 후 부작용 위험이 높은 개인을 정확하게 구분할 수 있습니다.