Serum og cellulære biomarkører for aortaklaffstenose (AthenaValve)

Avsetning av kalsiumsalter i arterieveggen og hjerteklaffene er et vanlig forekommende fenomen forbundet med økende alder og ulike patologiske faktorer. Et spesielt tilfelle er forkalkning av aortaklaffen, som er ledsaget av gradvis stenose som fører til hjertesvikt. Som et resultat forårsaker det betydelig sykelighet og en dramatisk økning i dødelighet hvis den ikke behandles kirurgisk eller via transkateterintervensjon. Det påvirker omtrent 2 % av befolkningen over 65 år, og er den tredje dødsårsaken i denne befolkningen. Det teller rundt 100 operasjoner per 100 000 personår i tiåret og 180 000 pasienter hvert år er kandidater for perkutan aortaklaffimplantasjon (TAVI) i USA, Canada og EU.

Karakteristisk for sykdommen er at den forblir selv i dag uten en diagnose på de kritiske tidlige stadiene, og alle eksisterende terapier har ikke klart å bremse eller reversere skaden når den brukes i sluttfasen. Tidligere eksperimentelle studier antydet at eksisterende legemidler kan være mer effektive hvis de gis tidlig i sykdomsforløpet. På det tidspunktet da aortastenosen blir tydelig ved ekkokardiografi eller datatomografi (CT), har underliggende biokjemiske og molekylære lesjoner allerede utviklet seg. Blant aortaklaffstenosepasientene er det dessuten ukjent hvem som raskt vil utvikle seg til en dynamisk innsnevring av klaffen, og tidligere forskningsstudier rapporterer betydelig varierte progresjonsrater blant pasienter, med omtrent 20-25 % som viser mer enn doble rater. Akilleshælen for den terapeutiske behandlingen av pasienter er derfor mangelen på tidlig diagnose og sykdomsprogresjonsprognose.

Under en kombinasjon av patologiske effekter av faktorer som hypertensjon, diabetes mellitus og dyslipidemi hos pasienter med en mulig genetisk disposisjon, oppstår svekkelse av den normale strukturen og funksjonen til endotelet, noe som gradvis fører til sykdommen i det underliggende ventilvevet. Lokal acidose og akkumulering av oksidative oksygenradikaler forårsaker skade på membranfosfolipider, oksidasjon av kolesterol og proteiner, som mister sin normale kvartære struktur og brytes ned. Den gradvise avsetningen av fosfat- og kalsiumkarbonatsalter over de patologiske proteinene fører til forkalkning av ventilvevet. Intens inflammatorisk reaksjon med aktivering av benmarg og infiltrasjon av vev med immunkompetente celler følger med skaden: makrofager, B- og T-lymfocytter, mastceller infiltrerer og bidrar aktivt til sykdommen. Innenfor dette miljøet fører inflammatoriske cytokiner utskilt fra de inflammatoriske cellene til aktivering av embryonale celleveier som bidrar til ytterligere å forsterke forkalkningen gjennom omdannelsen av fastboende fibroblaster til aktive osteoblaster, som aktivt deponerer kalsiumsalter gjennom ekstracellulære vesikler.

I sykdommen er flere celletyper og fjerne organer involvert (lever - kolesterolmetabolisme, milt og benmarg - immunresponsaktivering) og skaden forventes å frigjøre fragmenter av biologiske og biokjemiske stoffer i blodsirkulasjonen. Derfor forventes sykdommen å gjenspeiles i endringer i serumprotein. Det er mulig å oppdage proteiner og metabolitter i blodserumet hos passende utvalgte pasienter, prospektivt innrullert og overvåket gjennom forløpet av aortaklaffstenose. En optimal undergruppebeskrivelse av pasienter med rask eller langsom sykdomsprogresjon kan avdekke viktig informasjon for fremtidig klinisk diagnostisk og prognostisk bruk. Videre er sykdommen preget av cellulær infiltrasjon av en mengde kjente og ukjente immunceller som bidrar til sykdommen. Dermed kan oppdagelsen av nye cellulære fenotyper knyttet til sykdomsprogresjon bidra til å avgrense viktige kliniske aspekter.

Hensikten med Athena Valve er:

(A) Innsamling av data om progresjon av forkalkning og aortaklaffstenose, beskrivelse av underpopulasjoner med rask og langsom progresjon og registrering av kliniske hendelser.

(B) Bioinformatikkanalysen av data fra kombinert transkriptomikk-metabolomikk-proteomikk av sykt dyremodell aortaklaffvev i tidlige, mellomliggende og siste stadier, sammenlignet med eksisterende multi-omics-databaser for pasienter, for å undersøke kandidatmolekyler - "drivere " av skaden med en årsakssammenheng.

(C) Den differensielle proteomiske analysen av pasientseraprøver med alvorlig aortaklaffstenose, retrospektivt definert som raske versus langsomme sykdomsforløpere og kontrollgruppe av individer uten aortaklaffstenose og alvorlig forkalkning.

(D) Den differensielle metabolomiske analysen av pasientseraprøver med alvorlig aortaklaffstenose, retrospektivt definert som raske versus langsomme sykdomsforløpere og kontrollgruppe av individer uten aortaklaffstenose og alvorlig forkalkning.

(E) For å oppnå differensialprofilen til sirkulerende immunceller blant pasienter.

(F) Den integrerte bioinformatikkdataanalysen av differensielt pasientserumproteom og metabolom beriket med resultatene fra dyremodellen og eksisterende databaser fra andre pasienter, for å bestemme de mest sannsynlige - kausalt relaterte molekylene med sykdomsprogresjon i et molekylært nettverk.

(G) Utnyttelse av de viktigste proteinmålene for utvikling av en ny deteksjonsanalyse for flere proteinmål i blodserum ved multipleks ELISA basert på resultatene av bioinformatikkanalysen.

(H) Anvendelse av den nye analysemultipleks ELISA i parede serumprøver av pasienter med moderat til alvorlig aortastenose og kontrollgruppe av individer uten aortaklaffstenose og alvorlig forkalkning, prospektivt innrullert og overvåket, innledende validering av analysen og gjennomgang av dens diagnostiske opptreden.

Kort metodikk:

To uavhengige kliniske kohorter vil gi nødvendige data og serumprøver. Den første, en retrospektiv kohort av pasienter med alvorlig aortaklaffstenose, vil definere serum, ekkokardiografiske og kliniske forskjeller mellom undergrupper med ulik progresjonshastighet. Den andre kohorten, prospektivt utviklet, vil bekrefte retrospektivt oppnådde kliniske og ekkokardiografiske data og gi baseline- og oppfølgingsmålinger av aortaklaffforkalkning (CT-kalsiumskår). Parede baseline- og oppfølgingsserumprøver vil validere serummål fra den retrospektive kohorten. Pasientene vil bli vurdert med ekkokardiografi årlig og med oppfølging CT 2 og 5 år fra innskrivning.

Retrospektiv proteomikk vil bli utført med ikke-målrettet væskekromatografi/massespektrometri (LC/MS) og metabolomikk med ikke-målrettet væskekromatografi-tandem massespektrometri (LC-MS/MS) i seriell reaksjonsovervåking (SRM)-modus. Prospektiv proteomikk og metabolomikk vil være kvantitativ og målrettet. Blodprøver vil umiddelbart fryses og lagres til -80 C.

Dessuten vil mononukleære celler fra perifert blod bli isolert og kryokonservert ved -80 C med sentrifugering med differensiell tetthet. Cellepopulasjoner vil bli analysert ved bruk av massecytometri, flowcytometri, cellesortering og molekylære metoder.

For patofysiologisk berikelse vil en modifisert New Zealand-kaninmodell for aortastenose bli brukt i en longitudinell protokoll for vevshøsting ved tidlig, mellomliggende og sent stadium sykdom (tilsvarende betennelse - forkalkning og påfølgende klaffestenose).