Multimikroskopisk integrativ analyse av serum og sputum for å avdekke nøkkelfaktorer for prognose hos pasienter med ARDS

Denne studien er en prospektiv observasjonsundersøkelse designet for å systematisk karakterisere viktige mikrobielle signaturer, metabolittprofiler og genuttrykksfunksjoner i serum og sputum fra pasienter med akutt respiratorisk distress-syndrom (ARDS), og for å evaluere deres assosiasjoner med respons på invasiv mekanisk ventilasjon og kliniske utfall. Totalt 411 voksne ARDS-pasienter som oppfyller Berlin-definisjonen og mottar invasiv mekanisk ventilasjon vil bli inkludert; personer med betydelig forhåndseksisterende lungesykdom eller en historie med immunsuppresjon vil bli ekskludert. Blod- og sputumprøver vil gjennomgå høytytsekvensering og metabolomikk, inkludert 16S rRNA-basert mikrobiomprofilering, heltranskriptom RNA-sekvensering og målrettet/umålrettet metabolittkvantifisering ved LC-MS/MS. Ventilatorrelaterte parametere (f.eks. tidevannsvolum, positivt endetidal trykk [PEEP] og respiratorisk system compliance) og kliniske endepunkter (f.eks. 28-dagers dødelighet) vil bli integrert for å etablere et omfattende multi-omics analytisk rammeverk.

Datapreprosessering vil inkludere batch-effektkorreksjon, normalisering og flertestingjustering med falsk oppdagelsesratekontroll (FDR < 0,05). Differensielle mikrober, metabolitter og transkripter vil bli funksjonelt tolket ved bruk av KEGG-vei- og Gene Ontology (GO)-berikelsesanalyser. Spearman-korrelasjonsanalyser vil bli utført for å undersøke assosiasjoner mellom omics-funksjoner og ventilatorparametere. Viktige funksjoner vil bli valgt ved bruk av LASSO-regresjon, etterfulgt av utvikling av random forest og support vector machine (SVM)-modeller for å forutsi mekanisk ventilasjonsrespons og risiko for ventilatorindusert lungeinjury (VILI). Modellytelse vil bli vurdert ved bruk av ROC-kurver, area under the curve (AUC), kalibreringsplott og beslutningskurveanalyse.

Ved å integrere serum- og sputum-multi-omics-data, har denne studien som mål å identifisere molekylære biomarkører som påvirker effektiviteten av mekanisk ventilasjon og prognose ved ARDS, og dermed gi evidens for å støtte presisjonsventilatorstrategier og individualisert klinisk behandling for å forbedre pasientutfall. Funnene forventes å fordype den mekanistiske forståelsen av ARDS-patobiologi og legge et grunnlag for fremtidig utvikling av multi-omics-veiledede diagnostiske og terapeutiske tilnærminger.