Prenatal og obstetrisk morseksponering og ISlet-autoantistoffer i tidlig liv (PROMISE)

Vi vil sette sammen en prenatal kohort der avkommet har en førstegradsslektning (FDR) med T1D (mor, far eller helsøsken). For å melde på nok deltakere, gjennomfører vi en multisenterstudie ved Barbara Davis Center for Diabetes (BDC) i Aurora, CO [koordineringssenter], Mt Sinai Hospital i New York, NY, Joslin Diabetes Center (JDC) i Boston, MA og Ohio State University (OSU) i Columbus, OH. Disse nettstedene ble valgt basert på en historie med vellykkede tidligere samarbeid, tilgang til store etablerte populasjoner av mennesker med T1D (disse sentrene er noen av de største i USA med hensyn til graviditetsomsorg for kvinner med T1D, og ​​har også voksne og barn klinikker), stedsspesifikke forbindelser til obstetrisk praksis, og en historie med vellykket rekruttering til studiekohorter. I tillegg til de fire studiestedene som er nevnt, har vi henvendt oss til flere potensielle nettsteder for å sikre suksess med rekruttering. Vi har identifisert et ekstra potensielt nettsted ved Mayo Clinic College of Medicine under ledelse av Yogish Kudva, og dette nettstedet er forberedt på å aktiveres dersom rekrutteringen i det første året av bevilgningen på de fire stedene ikke lever opp til forventningene. Målet vårt er å sette sammen en svangerskapskohort på 800 i løpet av denne innledende finansieringsperioden, og å registrere opptil ytterligere 1200 i fase 2 og 3 (totalt N=2000).

D. Beskrivelse, risiko og begrunnelse av prosedyrer og datainnsamlingsverktøy:

Screening og samtykkeprosedyrer: Deltakerne vil bli screenet, samtykket (tilgjengelig gjennom papir og elektronisk samtykkeprosess) og vil fylle ut spørreskjemaer gjennom en online database med elektroniske spørreundersøkelser (REDCap) som er HIPAA-kompatibel og kan nås hvor som helst med internettilgang. Ved behov kan REDCap-tilgang gis i klinikken ved hjelp av et nettbrett. Vi har med hell brukt REDCap-databasesystemet for en rekke studier som involverer innsamling av undersøkelser og har brukt online screening og samtykkeprosedyrer mye i studier av voksne med T1D (inkludert gravide kvinner) under Covid-19-pandemien. Studiepersonell vil være tilgjengelig for å gjennomgå samtykkeskjemaet med potensielle deltakere over telefon, ved å bruke en HIPAA-kompatibel videoplattform som Zoom, eller personlig, avhengig av omstendighetene. Screeningsspørsmål vil inkludere historien om T1D hos den gravide kvinnen eller far/søsken til fosteret, mors alder og obstetrisk historie for den gravide kvinnen, inkludert gjeldende graviditetsdatoer (siste menstruasjonsdato, forventet fødselsdato).

Tidsplan for besøk og prøvetaking: Studiebesøk og prøvetaking (tabell 2) vil bli planlagt på et av studiestedene, på ett tidspunkt for fedre og på fire tidspunkter for mødre: første trimester (8-<14 uker), andre. trimester (14-<28 uker), tredje trimester (28+ uker), og opptil 12 uker etter fødsel. Medisinske journaler vil bli innhentet ved bruk av journalutgivelsesskjemaer for svangerskaps-, fødsels- og post-partum-besøk, og for spedbarns fødselsjournaler. Alle studiesteder har tilgang til elektroniske helsejournaler (EPJ) som vil tillate etterforskere å innhente medisinske journaler for svangerskapsomsorg og levering for studiedeltakere som leverer innenfor sitt sykehusnettverk, og alle nettsteder har protokoller på plass og erfaring med å skaffe journaler fra eksterne fasiliteter ved å bruke skjema for utgivelse av journaler. Ved BDC-koordineringssenteret har vi tidligere samlet journaler for svangerskaps-, fødsels- og spedbarnsfødsler og har abstrahert disse dataene til REDCap-databaser. Vi vil følge våre etablerte prosedyrer for abstraksjon av obstetriske og nyfødte poster for denne studien. Mors- og fosterutfall for kvinner inkludert i denne studien som rapporteres til BDC-leverandører vil bli oppnådd ved manuell kartgjennomgang av EPJ-diagrammer. Sykehusinnleggelser for mødre og foster ved ethvert sykehussystem som bruker EPIC og som pasienter godkjenner deling av journaler for, kan sees gjennom EPICSs interoperable delingsverktøy kalt Care Everywhere. Manuell gjennomgang av poster vil bli brukt for å oppnå spesifikke resultatmål.

Alle poster vil bli samlet inn og abstrahert ved Barbara Davis Center, for å opprettholde kvalitetskontrollstandarder og for å effektivisere opplæring og tilsyn med ansatte.

Graviditetsbesøk: Gravide kvinner som er kvalifisert for studien vil bli registrert i første trimester (før 14 ukers svangerskap), hvis det er mulig, men etter 8 ukers svangerskap for å redusere muligheten for tidlig svangerskapstap etter påmelding. Fedre vil bli påmeldt samtidig og vil bli bedt om å fullføre studiebesøket (inkludert en blodprøve på opptil 33 ml eller 2 1/4 ss blod) samtidig med kvinnens første svangerskapsbesøk, hvis i det hele tatt mulig. Kvinner som allerede er i andre trimester (opptil 24 uker) når de blir kontaktet om studien, vil bli registrert og vil gjennomføre besøk i andre og tredje trimester og besøket etter fødselen. Rutinemessige svangerskapsbesøksdata, inkludert vekt og blodtrykk vil bli samlet inn i klinikken eller fra journalen. Rutinemessige graviditetsbesøksdata, inkludert vekt og blodtrykk, rutinemessige laboratorietester (inkludert HbA1c for kvinner med T1D, lipider osv.) vil bli samlet inn fra klinikken eller fra journalen. Tidspunkt og prosedyrer for studiebesøk er vist i tabell 3 nedenfor.

Prøveinnsamling: Prøver vil bli samlet inn ved hvert studiebesøk på den deltakende klinikken. Eksterne sentre vil sende alle prøver til BDC for lagring. Prøveinnsamling vil bli standardisert i vår driftshåndbok for å sikre konsistent innsamling på alle steder. Videre er prøveinnsamling, timing og typer nøye utformet for å være lik samlingen fullført i eksisterende kohorter, spesielt ENDIA-studien, for å muliggjøre sammenligning av resultater på tvers av studier. Tidspunktet for trimesterbaserte og postpartumbesøk bestemmes imidlertid av standardbehandlingen i våre klinikker og stemmer kanskje ikke nøyaktig med ENDIA-studien. For eksempel gjennomfører kvinner vanligvis et post-partum-besøk etter 4-6 uker i våre kliniske sentre, og derfor vil vi planlegge post-partum-dataene og prøveinnsamlingen samtidig for å minimere deltakerbyrden. I ENDIA-studien gjennomgikk mødre et besøk etter 3 måneder.

En prøve på opptil 33 ml eller 2 ¼ spiseskjeer blod vil bli tatt ved flebotomi. Plasma vil bli samlet i EDTA-rør, holdt på is og separert ved sentrifugering. Serum vil bli samlet i serumseparatorrør med gel og separert ved sentrifugering etter å ha fått koagulere. Serum og plasma vil bli delt opp i 2 ml kryovials og lagret ved -80°C. Buffy coats vil bli lagret ved hvert besøk for fremtidige DNA- og metyleringsstudier. Blod-RNA-prøver vil bli samlet ved hjelp av Tempus™-rør, som muliggjør stabilisering og isolering av totalt RNA fra fullblod for genekspresjonsanalyse. Disse prøvene kan lagres i opptil fem dager ved romtemperatur, og deretter fryses ved 4°C. Valgfrie vaginale vattpinner vil bli samlet inn selv av deltakerne som bruker et CultureSwab-transportsystem. Valgfrie avføringsprøver vil bli samlet inn av deltakerne ved bruk av et kommersielt tilgjengelig avføringssett som OMNIgene_GUT.

Spørreskjemainnsamling: Deltakerne vil bli bedt om å fylle ut spørreskjemaer online ved å bruke REDCap-databaseprogrammet for hvert besøk, for å redusere tiden som trengs for å fullføre de personlige avtalene for studiedeltakere som fullfører besøk ved klinikkene, og for å effektivisere datainnsamling/registreringsprosedyrer og redusere feil ved inntasting av data. Spørreskjemaene vil inkludere diettinntak ved bruk av et validert spørreskjema for matfrekvens43, tobakk og alkohol ved bruk av validerte spørreskjemaer44,45, og vi vil samle inn screeningspørreskjemaer som tar for seg generell [Patient Health Questionnaire-8]46 og perinatal [Edinburgh Postnatal Depression Scale]47 depresjonsskala. Kvinner som screener positive (en PHQ8-score på 14 eller høyere, eller en Edinburgh postnatal depresjonsscore på 10 eller høyere) på ett av disse spørreskjemaene vil bli henvist til sin faste leverandør for videre evaluering.

Blant mødre og fedre med T1D vil vurderinger av T1D distress scale (T1-DDS), diabetes selvmestring og hypoglykemi frykt bli vurdert ved hjelp av validerte instrumenter. Fedre med T1D vil fylle ut spørreskjemaene ved ett enkelt besøk, mens mødre med T1D vil bli bedt om å fylle ut disse spørreskjemaene ved hvert studiebesøk (en gang per trimester og etter fødsel). Diabetespleiejournaler, inkludert HbA1cs og andre laboratorietester (lipider, urinalbumin til kreatinin-forhold, serumkreatinin), retinopatiundersøkelser og undersøkelsesjournaler vil bli forespurt for året før påmelding for å fastslå komplikasjoner og glykemisk kontroll.

Graviditetshistorie og utfall: Vi vil samle inn data om mors- og fosterutfall av svangerskapet med medisinske journaler; vi vil finne svangerskapsalder ved fødsel, spedbarns fødselsvekt, fødselskomplikasjoner og mødre- og fosterutfall ved å innhente journaler for hver sykehusinnleggelse for fødsel og fødsel. Som en sikkerhetskopi for disse sykehusjournalene og i tilfelle vi ikke kan få tilgang til medisinske journaler (for eksempel hvis en kvinne flytter utenfor vårt elektroniske journalområde og vi ikke kan få journaler ved å bruke en journalutgivelse), vil vi samle inn det samme data ved hjelp av en undersøkelse vi utviklet for en av våre tidligere graviditetsstudier. Den spør om fødselsdato, svangerskapsalder, spedbarns fødselsvekt og lengde, spedbarnets levestatus, spedbarns kjønn, prematur fødsel, type fødsel, 16 spesifikke graviditetskomplikasjoner, 15 spesifikke fødselskomplikasjoner, 5 spesifikke neonatale komplikasjoner og innleggelse til neonatal intensivavdeling (NICU). Ammingspraksis vil bli samlet inn ved besøket etter fødselen. Vi vil også samle inn data gjennom en medisinsk kartgjennomgang for helseinformasjon før graviditet for kvinner med T1D (blodtrykk, nyrefunksjon, retinopati, høyde og vekt). Vi vil verifisere svangerskapsdatering ved å innhente registreringer av ultralyd utført for dating.

Glykemiske faktorer blant kvinner med T1D: HbA1c og glukoseverdier (nedlasting av CGM og glukosemåler), gjeldende insulindosering og insulinleveringsmetode samles inn under rutinemessige svangerskapsbesøk og vil bli hentet fra journalen. Vi vil også få tilgang til data som er lastet ned fra CGM-enheter (for de kvinnene som bruker en CGM regelmessig) under rutinemessige svangerskapsbesøk for å evaluere indekser for glykemisk variasjon, for eksempel tid brukt i relevante glukoseområder (tid i området: 63-140 mg/dL [graviditet] ] og 70-180 mg/dL [post-partum], hypoglykemi: <63 mg/dL [graviditet] og <70 mg/dL [post-partum], og hyperglykemi: >140 mg/dL [graviditet] og >180 mg/dL [post-partum]50, variasjonskoeffisient og SD).

Innsamling av navlestrengsblod og avføring: Innsamling av navlestrengsblod opp til 20 ml vil bli prioritert, siden det er en ideell prøve for å undersøke DNA-metyleringen hos spedbarnet ved fødselen og før eksponering for ytre miljø, inkludert amming eller flaskemating, eksponering for mikrober og andre miljøfaktorer, som en kontrast til senere prøver tatt tidlig i livet. Innsamling av navlestrengsblod har blitt oppnådd i våre tidligere studier gjennom avtaler med screeningssykehus, og gjennom bruk av navlestrengsblodsamlingssett sendt til moren for innhenting og tilbakesending av prøvene. Gitt at kvinner vil føde på et hvilket som helst antall sykehus nasjonalt i denne kohorten, vil vi planlegge å sende/gi navlestrengsblodprøvesett til de gravide med detaljerte instruksjoner for innsamling og retur av prøvene, ved å bruke vår etablerte protokoll. I tilfelle det ikke er mulig å ta navlestrengsblod, vil vi inkludere et sett for å samle en hælstikkprøve på opptil 1 ml blod så snart som mulig etter fødselen (helst innen en uke etter fødsel). Vi planlegger også å gi kvinner avføringssett for innsamling av en avføring/mekoniumprøve kort tid etter fødsel.

Screening for høyrisiko-genotyper blant avkommet: Nyfødte vil bli screenet for genetisk risiko for T1D ved fødselen ved å bruke tørkede blodflekker oppnådd i løpet av den første uken av livet. Prøver vil bli sendt til laboratoriet til Dr. William Hagopian for bestemmelse av den genetiske risikoskåren 2 (GRS2), et panel av 67 enkeltnukleotidpolymorfismer (SNPs) som har vist seg å diskriminere risiko for T1D, spesielt for tidlig debuterende T1D (AUC 0,96)1. Genotyper med høyrisiko humant leukocyttantigen (HLA) er sterkt assosiert med IA- og T1D-risiko, men bruk av GRS2 har vist seg å være nesten dobbelt så effektiv som bare screening for høyrisiko HLA-genotype. Bruken av denne risikoskåren har blitt foreslått som en mer effektiv metode for nyfødtscreening, noe som muliggjør tettere overvåking av barna med høyest risiko for å utvikle IA og T1D, spesielt tidlig i barndommen. Alle besøk og prosedyrer for avkommet er vist i tabell 4.

Basert på data fra TEDDY-studien, identifiserte en GRS2 som gir risiko tilsvarende 90. persentilen i den generelle befolkningen 23 % av TEDDY-deltakerne med en FDR som høy risiko, sammenlignet med 10 % av den generelle befolkningen. Gitt at TEDDY-deltakere med en FDR ble valgt basert på deres høyrisiko HLA-genotype, anslår vi at prosentandelen identifisert som høyrisiko basert på GRS2-poengsum i denne foreslåtte prenatale kohorten (hvor alle FDR-er vil bli registrert uavhengig av HLA-risiko) vil være litt lavere enn prosentandelen observert i TEDDY. Derfor har vi anslått at ~20% av FDR-avkommet i den foreslåtte graviditetskohorten vil bli identifisert som høyrisiko og vil bli fulgt tettere enn de med lavrisiko.

Barn med høyest risiko på GRS2 (f.eks. høyere risiko enn tilsvarende 90 % av risikoskårene for den generelle befolkningen) vil få blod samlet inn for IA-screening og lagring av genetiske markører hver sjette måned til og med 2 års alder og deretter mellom 5-6. år.

Barn med lavrisiko GRS2 vil få tatt blod for IA-screening ved 2 år og mellom 5-6 år. HLA-genotyping og IA-testing vil bli utført ved Clinical Immunology Lab ved BDC (NIH/NIDDK betegnet North American Autoantibody/HLA Core) som tidligere rapportert40. Andre blodprøver vil bli beholdt for case-kontrollstudier av DNA-metylering, Virscan og fremtidige metabolomiske/proteomiske markører.

Spedbarnsvekst og -helse: Spedbarnsvekstdata vil bli innhentet ved egenrapportering fra foreldre gjennom REDCap-undersøkelser, og gjennom medisinske journalforespørsler om pediatriske journaler. Vaksinasjonsjournal vil bli innhentet. Hver 6. måned frem til fylte 2 år vil kliniske målinger (inkludert innsamling av inntil 20 ml eller litt over en spiseskje blod), sykdommer og spedbarns/barns ernæringspraksis bli samlet inn fra høyrisikogruppen ved klinikkbesøket; disse dataene vil bli samlet inn av et REDCap spørreskjema for lavrisikogruppen.

Øyautoantistoffvurderinger: Hovedresultatmålet for den samlede studien (alle faser) vil være vedvarende positivitet for øyautoantistoffer (IA) hos barnet. Serumprøver vil bli tatt for måling av fire øy-autoantistoffer i avkom med høy genetisk risiko ved 6, 12, 18, 24 måneder og ved 5-6 år. Avkommet med lav genetisk risiko vil bli testet ved 24 måneder og 5-6 års alder. Prøver vil bli samlet inn, behandlet og sendt fra de eksterne stedene til BDC for måling av IA. Serum vil bli lagret ved -70°C inntil analysert. Den hyppigere overvåkingen for IA blant høyrisikoavkom er nødvendig fordi IA kan vises så tidlig som i det første leveåret og T1D blir oftere diagnostisert i yngre aldre. Derfor planlegger vi å overvåke både IA og utviklingen av dysglykemi (stadium 2 T1D), som beskrevet nedenfor.

IA-analyser vil bli utført på kodede prøver for IAA, GADA, IA-2A og ZnT8A i Barbara Davis Center Core Autoantibody Laboratory, under ledelse av Liping Yu, MD. Dette laboratoriet er CLIA-sertifisert og CAP-akkreditert og har blitt utpekt som et NIH/NIDDK North American Autoantibody/HLA Core Laboratory. I løpet av de siste tiårene har Barbara Davis Center Autoantibody-laboratoriet tjent en rekke store T1D-kliniske studier, inkludert TEDDY-studien, TrialNet, DPT-1, T1DGC, ITN og andre. Analysene for GAD65 og IA-2 har nylig blitt harmonisert i samarbeid med NIH/NIDDK Diabetes Autoantibody Harmonizing Committee ved bruk av en standard analyseprotokoll med en felles antistoffenhet uttrykt som DK-enheter/ml (NIDDK-enheter). Dette gjorde det mulig for testresultater for autoantistoff å være sammenlignbare blant alle de pågående nasjonale/internasjonale forsøkene mellom forskjellige laboratorier over hele verden. BDCs Autoantibody/HLA Core Facility er ett av tre internasjonale laboratorier som hjelper til med å oppnå disse harmoniserte analyseprotokollene. Alle positive prøver og 5 % av negative prøver vil gjennomgå blindet duplikattesting. IA vil bli definert som positivitet for minst ett av de fire øy-autoantistoffene ved ≥2 påfølgende besøk, eller en enkelt positiv test etterfulgt av diagnose av T1D. Barn med en første positiv autoantistofftest vil bli bedt om å returnere for en bekreftelsestest så snart som mulig etter den første testen.

Overvåking for dysglykemi: Familier vil bli informert om tegn og symptomer på T1D og vil bli bedt om å kontakte studiepersonell for å rapportere eventuelle bekymringer eller spørsmål om potensielle tegn og/eller symptomer hos barna deres. Familier til barn som utvikler IA vil få tilgang til ASK-studieteamet, forutsatt at finansieringen av denne studien fortsatt er aktiv, for påmelding til ASK-oppfølgingsstudien for utdanning, overvåking og støtte, inkludert undervisningsmateriell for å forklare risikofaktorer knyttet til holmen autoantistoffstatus, gjentatt testing av autoantistoffer og HbA1c hver tredje til sjette måned for å overvåke progresjon, utstyrt med gratis glukometer, strips og trening. En kontinuerlig glukosemonitor kan leveres gratis hver 3.- 6. måned. I tillegg vil ASK the Experts nasjonale overvåkingsprogram, også finansiert av Helmsley Charitable Trust, være tilgjengelig for de familiene som har lokale leverandører eller pediatriske endokrinologer som kan jobbe sammen med ASK the Experts-teamet ved Barbara Davis Center for utdanning, overvåking og støtte. Hvis ASK/ASK the Experts-studiene ikke lenger er finansiert, vil den samme opplæringen og støtten bli gitt gjennom denne studieprotokollen, inkludert måling av HbA1c hver tredje til sjette måned og gratis glukosemeter, glukosestrips og opplæring.

Viral eksponeringsvurderinger: Eksponering for virus vil bli vurdert langsgående hos mødre og avkom ved bruk av Virscan-analysen. For den første treårige studieperiodeanalysen, vil serumprøver fra besøk i løpet av hvert trimester av svangerskapet og post-partum, samt de som er samlet inn ved 6 levemåneder blant utvalgte høyrisikospedbarn (som beskrevet i dataanalyseplanen) testes på Virscan pan-viral serologisk overvåkingsverktøy. Denne plattformen er basert på fagimmunutfellingssekvenseringsteknologi (PhIP-seq) som bruker et bakteriofasebibliotek som inneholder proteomomfattende peptider fra humanpatogene virus. Virscan-biblioteket inneholder peptider som representerer de fleste kjente patogene, humane virus (~400 arter og stammer) samt andre antigener oppført i National Institute of Allergy and Infectious Diseases Immune Epitope Database (www.iedb.org). Målet med den langsiktige studien når alle faser er fullført og et tilstrekkelig antall avkom har utviklet IA, er å utføre en case-kontroll studie av viral eksponering hos mødre og avkom blant de som har utviklet IA versus alder og HLA-matchet kontroll avkom som ikke har utviklet IA.

For å utføre den serologiske screeningen blandes serumprøver med biblioteket, slik at antistoffer binder seg til patogenspesifikke epitoper som vises på fagoverflaten. Bakteriofag-antistoffkompleksene blir deretter immunutfelt og fag-DNA-regionen som koder for de kunstig uttrykte peptidantigenene som et antistoff ble bundet til, sekvenseres av NGS for å avsløre repertoaret av antivirale antistoffer i en gitt serumprøve. Dataanalyse for å påvise antistoffer mot et bredt spekter av patogener er avhengig av statistisk vurdering (p-verdier) av relativ anrikning av patogenspesifikke peptider i serumprøver. De resulterende dataene er derfor kvalitative av natur og er ikke direkte sammenlignbare med antistofftitere som kan oppnås fra konvensjonelle, enkeltpleks serologiske metoder.

Epigenetiske og genekspresjonsstudier: DNA-metylering vil bli målt i perifert fullblod og genekspresjon (RNA) målt i fullblods-RNA-prøver tatt under graviditet og post-partum, og i fullblod- og RNA-prøver av avkom tatt tidlig i livet før utviklingen av IA. Målinger av DNA-metylering og genuttrykk vil bli sammenlignet i den første treårige studieperioden i navlestrengsblod fra avkom av mødre med T1D (n=86) sammenlignet med avkom som har en far med T1D, men en mor uten diabetes (N=86) i et case-control design tilpasset mors alder og HLA-risiko. Målet med den langsiktige analysen når alle faser er fullført er å undersøke epigenetiske endringer og genuttrykk i et case-kontroll studiedesign, velge IA-tilfeller blant spedbarn som er vedvarende IA-positive, og blant kontroller matchet på alder og HLA-risiko . Metyleringskvantifisering vil bli utført ved å bruke Infinium HumanMethylation450K Beadchip ("450 K") og Infinium MethylationEPIC Beadchip ("EPIC") som tidligere beskrevet41. University of Colorado Anschutz Medical Campus huser et toppmoderne anlegg og har lansert et RNA Bioscience Initiative (https://medschool.cuanschutz.edu/rbi) med målet om å gi en "væskerørledning fra grunnleggende til klinisk RNA-forskning ved Anschutz Medical Campus" gjennom å kombinere RNA-testing og informatikkressurser.