Badanie BiHiVE2. Badanie i walidacja predykcyjnych biomarkerów w encefalopatii niedotlenieniowo-niedokrwiennej. (BiHiVE2)

Tło i aktualna wiedza w tej dziedzinie:

Zamartwica okołoporodowa jest jedną z najczęstszych przyczyn śmierci noworodków i długotrwałej niepełnosprawności, występując u 20 na 1000 żywych urodzeń. Spośród nich około 2-3 na 1000 rozwinie encefalopatię niedotlenieniowo-niedokrwienną (HIE) (1). W Irlandii i Wielkiej Brytanii HIE jest trzecią najczęstszą przyczyną śmiertelności noworodków, odpowiadając za 9% wszystkich zgonów i 21% zgonów donoszonych, podczas gdy na całym świecie szacuje się, że każdego roku powoduje ponad 1 milion zgonów noworodków. Osoby, które przeżyły, wiążą się ze znaczną wtórną chorobowością, w tym porażeniem mózgowym (15%), poważnym opóźnieniem poznawczym (11%), zaburzeniami napadowymi (8%), głuchotą czuciowo-nerwową (7%) i utratą wzroku (3%)( 2).

HIE to ewoluujący proces, który można uprościć do dwóch zniewag. Początkowym urazem jest znaczne niedotlenienie i/lub niedokrwienie mózgu, po którym następuje wyczerpanie energii z metabolizmu beztlenowego prowadzące do nagromadzenia mleczanu i utraty integralności komórkowej. Uruchamia to kaskadę zdarzeń, w wyniku której powstają wolne rodniki, proteazy i kaspazy, prowadzące do uszkodzenia komórek i apoptozy, wtórnego urazu(3). Wykazano, że wtórna awaria energii występuje między 6 a 48 godzinami po początkowej zniewadze.

Do niedawna nie istniała żadna interwencja terapeutyczna, która mogłaby zmniejszyć związaną z tym chorobowość lub śmiertelność. Jednak ostatnie publikacje kilku międzynarodowych badań i ich późniejsza metaanaliza wykazały, że wczesna indukowana hipotermia jest korzystna w HIE, poprawiając przeżywalność i zmniejszając niepełnosprawność neurologiczną (4-5). Indukowana hipotermia stała się obecnie standardem postępowania w umiarkowanym/ciężkim HIE. Jednak aby była skuteczna, musi zostać rozpoczęta w ciągu 6 godzin od dostawy, zanim nastąpi awaria energii wtórnej. W tym wąskim przedziale czasowym populacja, która odniosłaby korzyści z leczenia, musi zostać zidentyfikowana, resuscytowana, ustabilizowana i schłodzona.

Niestety możliwość rozpoznania i zdiagnozowania osób, które odniosłyby korzyść z terapii, nie zawsze jest możliwa w tym okresie. Wykazaliśmy, że obecne standardowe metody identyfikacji osób zagrożonych HIE, takie jak równowaga kwasowo-zasadowa, ocena mleczanów i Apgar oraz wstępna ocena neurologiczna, są niewiarygodne (6). Elektroencefalografia noworodków (EEG) jest przydatna do stopniowania encefalopatii i jest doskonałym wskaźnikiem długoterminowego wyniku. W szczególności jego ewolucja w ciągu pierwszych 24 godzin po porodzie silnie koreluje z wynikiem (7). Wymaga to jednak wysoce specjalistycznego zestawu umiejętności, który jest rzadko dostępny dla neonatologa w nagłych przypadkach. EEG ze zintegrowaną amplitudą jest częściej stosowane przez klinicystów, ale jego interpretacja zależy od użytkownika, a większość neonatologów zgłasza, że ​​nie jest pewna swoich własnych umiejętności interpretacyjnych (8). Potrzeba wczesnego i wiarygodnego przewidywania wyniku w HIE nigdy nie była większa. Szybka, tania, powtarzalna, niezależna od użytkownika metoda ilościowego określania nasilenia HIE i prawdopodobnego rokowania jest pilną potrzebą. Zaproponowano wiele markerów biochemicznych i hematologicznych w asfiksji okołoporodowej, ale żaden nie doprowadził do postępu klinicznego ani opłacalnych komercyjnie testów przyłóżkowych (9).

W ciągu ostatnich 2 lat tutaj, w Cork University Maternity Hospital, w ramach badania BIHIVE (Biomarkers in Hypoxic-Ischaemic Encephalopathy study) zidentyfikowaliśmy potencjalne markery biochemiczne we krwi pępowinowej, które mogą dokładnie zidentyfikować te niemowlęta, u których nastąpi progresja do umiarkowanej/ciężkiej encefalopatia (10,11). W badaniu BIHIVE przyjęto wielopłaszczyznowe podejście do identyfikacji krwiopochodnych biomarkerów w HIE poprzez 1) ukierunkowane profilowanie proteomiczne przy użyciu technologii Luminex 2) profilowanie miRNA 3) kompleksowe mapowanie metabolizmu krwi przy użyciu zarówno technik spektrometrii mas, jak i magnetycznego rezonansu jądrowego.

Naszym celem jest rekrutacja kohorty niemowląt z jasno określoną asfiksją okołoporodową i HIE, sklasyfikowanych za pomocą zarówno powtarzanej oceny neurologicznej, jak i wielokanałowego EEG. W momencie porodu krew pępowinowa zostanie pobrana, przetworzona i zarchiwizowana przy użyciu ścisłych standardowych procedur operacyjnych (SOP), które opracowaliśmy w tym celu. Procedury te zapewnią, że wszystkie próbki będą odpowiednie do późniejszej analizy proteomicznej, metabolomicznej, transkryptomicznej i genomicznej. Korzystając z podejścia biologii systemowej, zbadaliśmy wiele proponowanych markerów w przechowywanej krwi pępowinowej z naszej kohorty odkrywców, początkowo koncentrując się na proteomie i metabolomie. Dzięki tej pracy zidentyfikowaliśmy już szereg biomarkerów obecnych we krwi pępowinowej, które mogą przewidywać rozwój umiarkowanego/ciężkiego HIE. Nasze wczesne dane są niezwykle obiecujące. Nasza wstępna analiza metabolomiczna wykazała, że ​​możemy odróżnić HIE od kontroli z polem pod krzywą (AUROC) wynoszącym 0,92. Konieczna będzie dalsza analiza, aby zidentyfikować i określić ilościowo dokładne piki metabolitów, które powodują to zróżnicowanie. Obecnie chcemy zweryfikować te odkrycia w kolejnej kohorcie niemowląt z asfiksją okołoporodową i HIE oraz potwierdzić naszą zdolność do przewidywania długoterminowego wyniku neurologicznego. Nasza praca pilotażowa badająca zmiany mikroRNA we krwi pępowinowej niemowląt z umiarkowanym/ciężkim HIE jest również bardzo zachęcająca ze znaczną regulacją w górę wielu badanych miRNA zarówno w asfiksji, jak i HIE. Najbardziej obiecujące miRNA są obecnie oznaczane ilościowo za pomocą amplifikacji reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR) i zostaną zweryfikowane w kohorcie odkrywców.

Przyszła kohorta-BIHIVE2: Aby dalej rozwijać te markery do punktu, w którym zwalidowaliśmy marker o czułości i specyficzności >90% dla umiarkowanego/ciężkiego HIE, będziemy musieli rekrutować kolejną kohortę starannie rekrutowanych niemowląt z wysokiej jakości biobankami po urodzeniu i szczegółowe fenotypowanie kliniczne. To jest główna praca tej bieżącej aplikacji. Będziemy potrzebować dalszej kohorty 300 niemowląt z asfiksją okołoporodową, z których u 60 rozwinie się HIE, a u 30 rozwinie się HIE o nasileniu umiarkowanym do ciężkiego. Będziemy również musieli zrekrutować 300 współczesnych niemowląt z grupy kontrolnej. Aby zatrudnić taką liczbę niemowląt z asfiksją okołoporodową, będziemy musieli zbadać 30 000 żywych urodzeń. Dlatego rozszerzyliśmy nasze ośrodki badawcze o Szpital Uniwersytecki Karolinska w Sztokholmie, duży, najnowocześniejszy szpital położniczy z 10 000 żywych urodzeń rocznie.

Dalsza walidacja pozwoli nam opracować algorytm markerów klinicznych i biochemicznych, który zapewni czuły i swoisty test prognostyczny dla umiarkowanego/ciężkiego HIE. Obserwacja neurorozwojowa obu kohort pozwoli nam ocenić naszą zdolność do przewidywania wyniku neurorozwojowego i behawioralnego po 2 latach.

Na koniec zbadamy dokładny czas zmiany biomarkerów przy użyciu czasowego modelu zwierzęcego urazu niedotlenieniowo-niedokrwiennego (HI). W badaniach klinicznych uraz niedotlenieniowo-niedokrwienny jest nieprzewidywalny, a czas jego wystąpienia jest często niemożliwy do oszacowania. Dr Tracey Bjorkmann z Queen's University w Brisbane opracowała model HI u prosiąt, w którym HI wywołuje napady padaczkowe i stopień urazu równy umiarkowanemu lub ciężkiemu HIE (12). Zgodziła się współpracować z naszym programem i będzie dostarczać prosiętom próbki surowicy pobranej w 0,1,2 i 12 godzinie po HI. Próbki te będą nieocenione w badaniu postępu zaburzeń biomarkerów i pomogą nam określić czas uszkodzenia mózgu noworodka po porodzie.