Atriell vedhengsmikrotransplantasjon for å hjelpe hjertereparasjon etter hjertekirurgi (AAMS2)

BAKGRUNN OG BETYDNING

Globalt dør hvert år 17,9 millioner mennesker av hjerte- og karsykdommer. Iskemisk hjertesykdom (IHD) er årsaken i halvparten av disse tilfellene, og gjør den til den globale ledende enkeltdødsårsaken [GBD 2017]. Mens 126,5 millioner pasienter lider av IHD over hele verden, er 30,3 millioner pasienter i Europa rammet [Timmis 2018].

IHD er preget av progressivt forstørrende aterosklerotiske koronare plakk. Disse sykdomshotspottene driver ikke bare myokardhypoksi, kardiomyocyttdvale, apoptose og interstitiell fibrose, men er utsatt for erosjon og ruptur. Plakkruptur aktiverer det hemostatiske systemet kraftig, noe som resulterer i trombotisk koronar okklusjon, hjerteinfarkt (MI) og død av hjertevev. På grunn av forbedret akuttbehandling, overlever pasientene i økende grad den akutte fasen, og skadestedet blir til slutt erstattet av et arr som vanligvis begrenser fylling og pumping av hjertet [Cohn 2000]. Avhengig av omfanget av skade og det resulterende arret, fører til slutt den økte arbeidsbelastningen til uønsket remodellering og fremvekst av hjertesvikt (HF), et irreversibelt og invalidiserende klinisk syndrom med dårlig prognose [Taylor 2017, Cohn 2000]. HF på grunn av en iskemisk etiologi er rapportert å variere fra 29 % til 45 % [Groenewegen 2020]. For eksempel antyder en fersk metaanalyse at "all-type" HF-prevalensen, inkludert de tidligere ukjente tilfellene via populasjonsbasert ekkokardiografisk screening, er så høy som 11,8 % blant den generelle befolkningen over 65 år [van Riet 2016].

CABG-kirurgi er den foretrukne revaskulariseringsmetoden for pasienter med alvorlig fremskreden IHD [Rihal 2003]. I Europa ble det utført mer enn 245 000 CABG-operasjoner i 2016 [Eurostat 2015]. Uavhengig av alder har CABG-kirurgi vist seg å ha en samlet gunstig effekt på iskemiske symptomer og dødelighet [Freitas 2019].

Hjertehelbredelse ved regenerering i stedet for arrdannelse kan vippe IHD med dens komplikasjoner mot en stadig mer håndterbar, til og med helbredelig, sykdom. Mens hjertene til noen virveldyr heles ved regenerering gjennom hele levetiden, hos gnagere er denne kapasiteten begrenset til den første leveuken [Cutie 2021]. Svært tidlig i livet ser også det menneskelige hjertet ut til å ha kapasitet til å regenerere etter iskemi [Haubner 2016].

Det har vist seg komplekst å aktivere kardial regenerativ reparasjon i voksne menneskers hjerte. Mange stamceller, stamceller og differensierte celler har blitt testet i denne forbindelse [Cambria 2017]. Selv om disse undersøkelsene har gitt lovende resultater, er terapiene fortsatt komplekse og kostbare, noe som understreker behovet for mer klinisk enkle tilnærminger. Celler avledet fra atrielle vedheng har vist seg å være i stand til å stimulere regenerativ hjerteheling i sammenheng med iskemisk hjerteskade [Koninckx 2013, Detert 2018, Evens 2021]. Som posisjonert av European Society of Cardiology, fremheves mange vevskonstruerte tilnærminger, inkludert epicardial extracellular matrix (ECM) patchtransplantasjon, som lovende fremtidige terapier for iskemisk HF [Madonna 2019]. Disse tilnærmingene kan forbedre den lokale utholdenheten og levedyktigheten til de samtransplanterte cellene - en stor hindring identifisert i tidligere studier.

GENERELL KONSEPT

Vi bruker pasientens eget hjertevev fra høyre atrievedheng til terapi. Verken venstre eller høyre atrievedheng (henholdsvis LAA og RAA) bidrar direkte til hjertets pumpefunksjon. En del av RAA kan trygt høstes ved innsetting av høyre atriekanyle under oppsett av hjerte- og lungemaskinen i begynnelsen av CABG [Lampinen 2017, Nummi 2017, Nummi 2021]. I AAMS2-forsøket brukes en del av RAA-vevet som epikardialt transplanterte, patch-innkapslede og mekanisk utvidede atrielle vedhengsmikrotransplantater (AAM). Denne behandlingen kan administreres under enkelt CABG-kirurgi.

TIDLIGERE RESULTATER

I en preklinisk musemodell av MI og HF ble effekten av epikardielle AAM-plastre sammenlignet med acellulære ECM-lapper. Resultatene demonstrerte myokardvevsbeskyttelse, svekket arrdannelse og bibeholdt hjertefunksjon [Xie 2020]. Videre demonstrerte massespektrometribasert kvantitativ proteomikk utbredte regenerative og kardiobeskyttende effekter i myokardiet, inkludert redusert oksidativt stress og AAMs-mediert induksjon av myokardial glykolytisk metabolisme, en prosess assosiert med en økt regenerativ kapasitet av myokard [Lalowski 17ka,20 Kimura 2015, Puente 2014].

AAMs-plasterbehandlingen har gått videre til klinisk bruk. Etter den første-i-mann-applikasjonen av AAMs [Nummi 2019], ble sikkerheten og gjennomførbarheten av epikardiell AAMs-transplantasjon under CABG nylig bekreftet [Nummi 2021]. Dessuten, siden denne studien antydet økt tykkelse av det levedyktige myokardiet i arrsonen, ga den den første indikasjonen på terapeutisk fordel [Nummi 2021].

MÅL OG OVERSIKT

Denne AAMS2 randomiserte dobbeltblindede og kontrollerte studien evaluerer effekten av epikardialt transplanterte AAMs som en adjuvant terapi til CABG-kirurgi. Studiens primære endepunkter er endringer i hjertefunksjon og struktur som evaluert ved bruk av sen gadoliniumforsterkning av hjertemagnetisk resonansavbildning (LGE-CMRI) ved 6-måneders oppfølging etter operasjon sammenlignet med preoperativ LGE-CMRI.

Forsøket inkluderer 50 pasienter i et 1:1 gruppetildelingsforhold til studiegruppene (CABG eller AAMs patch med CABG). Autologt RAA-vev høstes fra RAA under CABG fra alle deltakere, og basert på randomisering blir delen av RAA-vev enten behandlet til AAMs perioperativt eller kryolagret for biokjemiske analyser. AAM-ene, innebygd i fibrinmatrisegel, plasseres på et ECM-ark, som deretter sutureres epikardialt på plass. For å finne ut det iskemiske arrområdet som epikardielt transplantasjonssted, gjøres LGE-CMRI preoperativt. Studieblodprøver tas preoperativt samt ved 3- og 6-måneders oppfølging etter operasjonen. Transthorax ekkokardiografi (TTE), LGE-CMRI, symptomskalerende tiltak og 6-minutters gangtest (6MWT) utføres preoperativt og ved 6-måneders oppfølging.

METODER

1. Pasientvalg, påmelding, etikk og tidslinje – Pasientene som oppfyller kvalifikasjons- og eksklusjonskriteriene, som evaluert av en kardiolog, er valgt fra sykehusets liste over elektive hjertekirurgier. Pasientenes medisinering er optimalisert etter gjeldende retningslinjer av behandlende kardiolog. Vanlig ventetid på listen varierer mellom 2 og 8 uker. Denne tiden lar medisinendringer tre i kraft før operasjonen. Senere blir de rekrutterte pasientene innkalt til et klinisk kontrollbesøk (betegnet som 3-måneders oppfølging) og et dedikert prøvebesøk (6-8 måneder postoperativt, betegnet som 6-måneders oppfølging).

   Alle pasienter får informasjon som beskriver forsøket. Før et forsøksperson gjennomgår en studieprosedyre, vil en diskusjon om informert samtykke bli gjennomført og skriftlig informert samtykke for å delta kreves. Forsøket vil bli utført etter Helsinki-erklæringen om etiske prinsipper for medisinsk forskning som involverer mennesker [World Medical Association 2013]. Studien er godkjent av den etiske komité for sykehusdistriktet i Helsingfors og Uusimaa (HUS; Dnr. HUS/12322/2022). Estimert start på pasientrekruttering er desember 2022 med en estimert fullføringsdato for full studie i desember 2025. Deltakeren ekskluderes fra studien (screeningssvikt), dersom det etter optimalisering av medisiner ikke kan identifiseres et synlig arr og venstre ventrikkel ejeksjonsfraksjon (LVEF) er ≥50 % ved preoperativ LGE-CMRI. Dette gjelder også hvis LGE-CMRI ikke er utført før CABG.

2. Endepunkter – Prøveendepunktene er oppført i en egen del. De primære endepunktene fokuserer på endringer i hjertefibrose som evaluert ved LGE-CMRI og sirkulerende nivåer av N-terminalt prohormon av hjernens natriuretiske peptid (NT-proBNP). De sekundære endepunktene fokuserer på andre effektparametere så vel som både sikkerhet og gjennomførbarhet av behandlingen.
3. Randomisering og blending – Pasienter blir randomisert inn i CABG- eller AAMs-grupper ved å bruke kjønnsstratifisert blokkrandomisering via det åpent tilgjengelige onlineverktøyet på www.sealedenvelope.com med blokkstørrelse 2 og 4, og lagdeling etter kjønn (kvinne, hann). Randomisering utføres av Universitetet i Helsinki (ansvarlig dosent Esko Kankuri). Løpenummererte forseglede konvolutter med den randomiserte allokeringsinformasjonen deles ut til studiesykepleieren, som åpner hver respektive konvolutt i begynnelsen av hver pasients operasjon. Studiesykepleieren fører tilsyn med tildelingen på en dobbeltblindet måte, der pasienten og den vurderende kardiologen og radiologene forblir blinde for studiegruppetildelingen. Gitt arten av behandlingen (transplantasjon vs. ingen transplantasjon) er det umulig å blinde operasjonskirurgen eller studiesykepleieren for tildelingene. Alle LGE-CMRI- og TTE-målinger samt laboratorieanalyser er gjort av forskere som er blindet for gruppetildelingene.
4. Forberedelse og administrering av mikrografts for atrievedheng - En del av RAA høstes ved begynnelsen av hjertekirurgi ved høyre atriekanylering. RAA-vevet veies og bearbeides mekanisk til mikrografter som tidligere beskrevet [Lampinen 2017, Nummi 2017, Nummi 2021] ved å bruke Rigeneracon-bladet (Rigenera-system, HBW s.r.l., Torino, Italia). Dedikerte CE-merkede instrumenteringssett for å støtte vevsbehandling i operasjonssalen er hentet fra EpiHeart Oy (Helsingfors, Finland). Mikrograftene spres på et perikardialt matriseark (Equine Pericardium Patch, Autotissue GmbH, Berlin, Tyskland) og er innebygd i en liten mengde fortynnet fibrinvevslim (Tisseel, Baxter AG, Wien, Østerrike). AAMs-plasteret holdes avkjølt (+6 - +8C), tildekket og sterilt når man venter på transplantasjon.
5. Generell databeskyttelsesforordning – Dataene som samles inn under rettssaken vil oppfylle EUs regelverk for beskyttelse av personlige helseopplysninger, inkludert General Data Protection Regulation (GDPR).
6. Blodprøver-En blodprøve for NT-pro-BNP-måling, en gullstandard biomarkør for HF-evaluering [McKie 2016], tas inn preoperativt og ved både 3-måneders og 6-måneders oppfølging. I tillegg vurderer AAMS2-studien blod-, plasma- og RAA-vevsprøver for deres inneholdte RNA-transkripsjoner med et nytt fokus på deres post-transkripsjonelle modifikasjoner, som tidligere beskrevet [Sikorski 2021, Sikorski 2022]. For å sikre tilstrekkelig utbytte av naturlig RNA, i stedet for å samle 3 mL x 5 TEMPUS(TM) RNA-stabilisert blod per besøk, samles det imidlertid 3 mL x 8. Disse modifikasjonene omfatter en biologisk grense innen genetikk som avslører en nøkkelbidragsyter og regulator av mange cellulære funksjoner og patofysiologiske tilstander, også IHD og iskemisk HF [Qin 2021, Sikorski 2022]. Siden informasjonen om blodepitranskriptomikk i human IHD og HF fortsatt er knapp [Sikorski 2022], har AAMS2-studiet som mål å gi innsikt i AAMs-behandling-induserte endringer i blodepitranskriptomene. Spesielt er fokuset i de to vanligste modifikasjonene, N6-metyladenosin (m6A) og adenosin-til-inosin (A-til-I) redigering.
7. RAA-vevsprøver-Den fjernede delen av RAA-vev fra kontrollgruppen samles inn som en prøve for biokjemiske analyser. Stykket av RAA-vev vil bli delt i to og lagret (RNAlater eller formaldehyd-etanol) for påfølgende epitranskriptomikk-målrettede evalueringer som tidligere beskrevet [Sikorski 2021].
8. Ekkokardiografi-Alle deltakere vurderes med elektrokardiogram og TTE preoperativt og ved 6 måneders oppfølging postoperativt. TTE-opptakene utføres hos utpekte kardiologer. Disse registreringene inkluderer både anatomiske og funksjonelle vurderinger av ventrikler, atria og klaffer. Et spesielt fokus gis under preoperativ TTE, før den ovenfor beskrevne RAA-prøvesamlingen for AAMs, på atrievedhengene og atriene som er riktige for anatomisk karakterisering. Dessuten registreres tilstedeværelse eller fravær av perikardiell effusjon, trombe og aneurisme. Perfusjonsanestesilege vil utføre transøsofageal ekkokardiografi (TEE) i operasjonssalen under anestesi for å evaluere både venstre og høyre atrievedheng for blodstrømshastigheter, mulig slam og trombe før CABG.
9. Sen gadoliniumforsterkning av hjertemagnetisk resonansavbildning (LGE-CMRI) - En 1,5-T MR-skanner for hele kroppen (Siemens Sola eller Avanto-fit, Siemens AG, Erlangen, Tyskland) brukes til LGE-CMRI-bildeopptak. Hjertets struktur og funksjon blir evaluert med en standardisert LGE-CMRI-protokoll ved bruk av elektrokardiogram og respiratorisk gating. Kortaksede cine-bilder brukes til venstre og høyre ventrikulære volumetriske målinger. Myokardial kontraktilitet blir evaluert ved bruk av longitudinelle, periferiske og radielle belastningsmålinger fra kort- og langaksede filmbilder. LGE er vurdert til å måle infarktvolum og -masse ved å bruke 5-SD semiautomatisk forsterkningsestimat, som tidligere foreslått for halvautomatisk terskelverdi for infarktdeteksjon [Schulz-Menger 2020]. Bildeetterbehandling utføres med Medis Suite-programvare (Medis Medical Imaging Systems, Leiden, Nederland) med QMass- og QStrain-applikasjoner.
10. Livskvalitetsvurdering – Helserelatert livskvalitet (HRQoL) måles ved hjelp av RAND36 (SF36) kortskjema [Hays 2001]. Spørreskjemaet er standardisert med spesifiserte gjennomsnitts- og standardavviksverdier for åtte dimensjoner som spenner fra fysisk funksjon og subjektiv følelse av vitalitet og helse til kroppslig smerte. De oppnådde skårene sammenlignes med en finsk kohort med en hvilken som helst kronisk sykdom. En persons symptomevaluering utføres også for de to kardinalsymptomene IHD og HF, angina pectoris og anstrengelsesdyspné, med standardiserte klassifiseringssystemer utviklet av henholdsvis Canadian Cardiovascular Society (CCS) og New York Heart Association (NYHA). Campeau 1976, Russell 2009]. Til slutt vurderes en seks-minutters gangtest (6MWT) for å få objektive sykelighetsmål [Bittner 1993]. Alle disse parameterne vurderes både preoperativt og ved 6-måneders oppfølgingsbesøk postoperativt. NYHA- og CCS-klasser blir også registrert ved 3-måneders klinisk oppfølging.
11. Statistiske analyser-Power-analyse ble utført ved bruk av SAS 9.4 TS Level 1M4-programvare (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA), POWER-prosedyren Wilcoxon-Mann-Whitney-testen med de faste scenarioelementene O'Brien-Castelloe tilnærmingsmetode og tosidig statistisk evaluering. Data fra kraftanalyseprøven ble hentet fra den forrige åpne AAM-prøven [Nummi 2021]. Med en total prøvestørrelse på 50 (to grupper, gruppestørrelse 25, fordeling 1:1) gir disse parameterne en potens større enn 80 % ved en α på 0,05. Sammenligninger mellom grupper vil bli utført med Mann Whitney U-testen. Ordinalvariabler testes med Chi-Square-testen. Flere sammenligninger er korrigert med Bonferroni-metoden, signifikante funn testes videre gruppevis ved bruk av Mann Whitney U-testen. Livskvalitetsdata presenteres som gjennomsnitt og analyseres med den uavhengige prøvens t-test (tosidig). Analyser utføres med IBM SPSS Statistics 27-programmet (IBM Corp., Armonk, NY) eller tilsvarende. Dataene kan analyseres og publiseres i faser i løpet av forsøket.
12. Datainnsamling preoperativt og postoperativt under oppfølging-Klinisk, laboratorie- og medikamentell behandlingsdata samles inn til sykehusets elektroniske helsejournal. Etter utskrivning og under oppfølging kan pasienter oppsøke primærhelsetjenesten. Ethvert besøk relatert til operasjonen eller deres kardiovaskulære systemtilstand samt endringer i medikamentell behandling samles inn av studiens etterforskere. Disse dataene lagres pseudonymisert med de andre dataene fra den pasienten.

13. Datalagring, administrasjon og deling-De produserte dataene lagres i nettverksharddiskene til HUS og UH under analyser samt på serverne til CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. (Finland) spesielt utviklet for lagring av sensitive data, alle med automatisert sikkerhetskopiering. Direkte identifiserende pasientdata med tilhørende pseudonymiseringsnøkler og randomiseringskoder lagres i et nøkkelregister som ligger innenfor de sikre sykehussystemene med automatisert backup og tilgangskontroll. Tiltredelsen til registrene styres via rollebaserte tiltredelsesrettigheter, og kun de forskere som er spesifisert i registerbeskrivelsen godkjent av HUS Etikkkomité har tilgang til dataene der. PI-forskerdosent Pasi Karjalainen er ansvarlig for nøkkelregisteret og dets innhold.

    TTE-dataene til deltakerne får tilgang via IntelliSpace-programvare (Philips, Nederland) som til slutt lagres på Microsoft® Azure Cloud, som oppfyller HUS-retningslinjene for datasikkerhet. LGE-CMRI-dataene og -rapportene lagres i digitalt HUS bildearkiverings- og kommunikasjonssystem (PACS). Ved behov overføres LGE-CMRI-dataene internt mellom HUS Medical Imaging Centers servere for å tillate bildeanalyse med passende CMR-programvare. Saksmeldingsformater lagres både fysisk i HUS-lokalene med adgangskontroll og elektronisk i forskningsregisteret.

    Tiltredelsene til forskningsregisteret styres via rollebaserte tiltredelsesrettigheter, og kun de forskerteammedlemmene enkelt spesifisert i registerbeskrivelsesdokumentet, godkjent av HUS Etikkkomité, har tilgang til dataene der. Alle arbeidsstasjoner, nettverksstasjoner og servere er passordbeskyttet.

    Før enhver deling av pseudonymiserte data med de akademiske studiesamarbeidspartnerne innenfor eller utenfor EU skjer, enten det er utført via CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. (Finland) servere eller med sterkt passordbeskyttede harddisker transportert av enten offisiell kurer fra Universitetet i Helsinki eller Helsinki Universitetssykehus, den ansvarlige samarbeidende vitenskapsmannen eller representanten for den tilknyttede institusjonen vil signere Material Transfer Agreement (MTA). Disse MTAene vil bruke EU-kommisjonens Standard Contractual Clauses (SCCs) for å beskytte tilgangen, dvs. overføringen, av de pseudonymiserte dataene. Alt personell som håndterer pseudonymiserte data vil også bli pålagt å signere en offisiell HUS-hemmelighets- og datasikkerhetsforpliktelse. Dessuten har CSC - IT CENTER FOR SCIENCE LTD. krever sin egen avtale om håndtering av datahemmeligheter for at hver samarbeidspartner skal signere før de får tilgang til de pseudonymiserte dataene.

    I hovedsak, etter den aktive fasen av forsøket, vil de produserte dataene med pseudonymer bli lagret på serverne til det finske IT-senteret for vitenskap CSC (SD-Apply) i 15 år (2040). Etter dette anonymiseres dataene ved å slette alle pseudonymene og kureres på ubestemt tid. En egen datatilgangskomité vil overvåke gjenbruken av de lagrede dataene. Sekvenseringsdatasettene med anonymiserte metadata på gruppenivå kan også gjøres tilgjengelige ved publisering via opplasting til depoter som European Nucleotide Archive (ENA) til European Molecular Biology Laboratory European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI, Cambridge, Storbritannia) eller Gene Expression Omnibus (GEO) funksjonelt genomikkdatabaselager (National Center for Biotechnology Information NCBI, Bethesda, MD, USA).

14. Prøveovervåking – AAMS2-studien vil bli eksternt overvåket av Clinical Research Institute, Helsinki University Central Hospital (HUCH), eller tilsvarende overvåkingstjenesteleverandør, for å sikre forsøkspersoners rettigheter, sikkerhet og velvære. En detaljert overvåkingsplan vil bli utarbeidet med tjenesteleverandøren og forskningsgruppen før noen pasient rekrutteres til studien.
15. Forskningsteam-AAMS2-studien er utført i samarbeid med HUS hjerte- og lungesenter (PI-dosent Pasi Karjalainen, og co-PI Antti Vento MD PhD) og Universitetet i Helsingfors (dosent Esko Kankuri MD PhD). Studiesykepleieren overvåker og organiserer, sammen med PI, pasientscreening, rekruttering, informering og kontakt (via telefon eller mail), perioperativ behandling av AAM og reservasjon av kontrollbesøk. I tillegg organiserer studiesykepleieren studieprøvelogistikk i samarbeid med forskere fra Universitetet i Helsinki. Randomisering utføres ved Universitetet i Helsinki. CABG-operasjonen og påføring av AAMs-plaster utføres av HUS hjerte- og lungesenter. LGE-CMRI avbildning og analyser utføres av HUS Institutt for radiologi og Universitetet i Helsinki. Pasientscreeningen, rekrutteringen, samt både preoperative og postoperative kliniske besøk, som inkluderer TTE-registreringer, og klinisk evaluering utføres av Hjerteenheten, HUS hjerte- og lungesenter. En hjerteanestesilege vil foreta registrering av viktige postoperative parametere. Analyse av epitranskriptomiske og andre biomarkører er organisert av Universitetet i Helsingfors, Det medisinske fakultet, Institutt for farmakologi.