Validering av molekylære og proteinbiomarkører i sepsis (VAMp-sepsis)

Sepsis, definert som livstruende organsvikt som følge av en dysregulert vertsrespons på infeksjon, er fortsatt en ledende dødsårsak hos kritisk syke pasienter og har blitt inkludert som en helseprioritet i en WHO-resolusjon fra 2017. Diagnostisering av denne lidelsen er utfordrende fordi de kliniske tegnene og symptomene på systemisk betennelse ved sepsis overlapper med ikke-infeksiøse kritiske tilstander, dvs. alvorlig inflammatorisk responssyndrom (SIRS), f.eks. hjertestans og brannskader. Tidlig og nøyaktig diagnose av sepsis er avgjørende for å forbedre pasientresultater og redusere antibiotikabruk. Forsinkelser i administrering av antibiotika er assosiert med dårligere utfall; Men paradoksalt nok øker vilkårlig forskrivning av antibiotika til pasienter uten bakterielle infeksjoner både frekvensen av sykelighet og antimikrobiell resistens. Andelen av upassende antibiotikaresepter i sykehussettingen er estimert til 30 til 50 % og vil reduseres ved tilgang til forbedrede diagnostiske tester.

Det er foreløpig ingen laboratorietest av gullstandard som i stor grad kan bestemme tilstedeværelse og type infeksjon. Selv om ny polymerasekjedereaksjon (PCR)-basert molekylær diagnostikk kan profilere patogener direkte fra blodkultur, lider de av følsomhetsproblemer på grunn av avhengighet av tilstrekkelig antall patogener i blodprøven. De er også begrenset til påvisning av et diskret utvalg av patogener. Som et resultat er det et økende fokus på molekylær diagnostikk som profilerer vertens immunrespons. Gjeldende sepsisgrupperinger er basert på kliniske kriterier som tilstedeværelse av sjokk, infeksjonskilde eller organsvikt, men slike grupperinger representerer kanskje ikke den underliggende biologien som driver vertens respons. De har heller ikke klart å matche pasienter tilstrekkelig for nye intervensjoner. Hvis heterogeniteten til sepsis virkelig reflekterer heterogenitet i vertsresponsen, vil karakterisering av disse underliggende vertsresponstypene være grunnleggende for å muliggjøre presisjonsbehandling med sepsis.

I en tidligere multisenter, klinisk-temporal studie i tre kohorter av pasienter innlagt på intensivklinikken (ICU); (i) ut av hjertestans på sykehus (n=36 - SIRS-gruppe)) (ii) lunge-sepsis (n=84) (iii) abdominal sepsis (n=64) og 30 friske kontroller, validerte potensielle vertsimmunbiomarkører. Ved å bruke 202 prøver fra disse kohortene, utledet etterforskerne et sett med genbiomarkører som kan identifisere pasienter med alvorlig betennelse og skille sepsis fra ikke-infisert betennelse over et bredt spekter av kliniske tilstander. Andre biomarkører er identifisert for bruk til andre formål, f.eks. prognose/alvorlighetsgrad. Vårt patent som stammer fra dette arbeidet har blitt arkivert og gått inn i PCT-stadiet. Fra disse patenterte markørene er et sparsommelig sett med 17 gener blitt ytterligere avgrenset, som er under ytterligere evaluering. Et underpanel av to genenheter er identifisert som nøyaktig kan oppdage alvorlig betennelse ved bruk av mottakeroperasjonskarakteristikk/område under kurven (ROC) analyse med en verdi på omtrent 0,98. Et panel på tre/fire genenheter er identifisert for diskriminering av SIRS fra alle sepsistyper (ROC 0,89-0,92), alt avhengig av innstillinger for sensitivitet eller spesifisitetsområde.

Bedre diagnostikk for sepsis-drevet betennelse er nødvendig både i poliklinisk og poliklinisk setting. I polikliniske omgivelser med lav skarphet, som bidrar med ca. 80 % av total britisk antibiotikabruk, vil en enkel diagnostikk for å skille en septisk inflammatorisk prosess fra en uskadelig, selvbegrensende tilstand hjelpe til med passende antimikrobiell bruk, passende triage, unngå ytterligere undersøkelser, og passende opptrapping/innleggelser. I settinger med høyere skarphet er det viktig å utelukke årsaker til ikke-infeksiøs betennelse; en beslutningsmodell for antibiotikaresept bør inkludere en ikke-infisert, ikke-sunn årsak. En pålitelig diagnostikk, som vår, må skille alle tre presentasjonene: ikke-infisert betennelse, sepsis og relativ helse. Det vil representere en stor skrittendring i tilbudet av diagnostisk/stratifiseringsevne, betydelig forbedre beslutnings- og pasientbehandlingsveier og potensielt redusere antibiotikaoverbruk i det akutte medisinske og kritiske omsorgsmiljøet.

Disse biomarkørene når de er validert i en uavhengig kohort via qPCR for mRNA og deres tilsvarende proteiner, sammen med et ledsaget brukervennlig, klinisk orientert poengsystem vil representere en komplett datapakke som kan rulles ut internt, med forbehold om passende videre akkreditering og/eller utnyttet for utvikling av punkt-of-care enheter av kommersielle partnere. Dette sistnevnte alternativet kan vise seg å være nyttig for spredning av testen til andre patentegnede globale territorier.

Det er et presserende behov for å validere disse funnene på flere måter; Ved å bruke en uavhengig pasientkohort, hvor laboratorieforskere er blindet for de kliniske fenotypene til de rekrutterte pasientene og klinikere ikke er klar over genuttrykksdataene.

Bruke en bioinformatikk-tilnærming for å validere resultatene i allerede publiserte datasett

Dette prosjektet vil bruke forskjellige tilnærminger for å validere disse nye SIRS eller sepsis-assosierte biomarkører identifisert av Artificial Neural Network (ANN) og parametrisk data mining av tidligere publiserte datasett og ytterligere validert tidligere fra en tidligere godt karakterisert klinisk kohort;

1. Public Health England-laboratorier vil vurdere biomarkør-mRNA-uttrykk ved å bruke en qPCR-tilnærming, med RNA renset fra pasient- og kontrollfullblod
2. Public Health England og Cardiff laboratorier vil vurdere proteinbiomarkører ved hjelp av ELISA-analyser
3. Proteomisk analyse av blod av eksterne samarbeidspartnere

Ytterligere dataanalyse vil bli utført ved bruk av ROC-kurveanalyse og aritmetiske algoritmer og/eller andre statistiske/bioinformatiske metoder. Vurdering av spesifisitet og sensitivitet og positive og negative prediktive verdier ved bruk av veletablerte metoder vil også bli utført for å evaluere ytelsen til biomarkørpanelene i diskriminerende pasientkontroll- og sykdomsgrupper.