Obrazowanie skrzepliny in vivo za pomocą 18F-GP1, nowatorskiego radioznacznika PET dla płytek krwi (iThrombus)

Oszacowano, że choroby zakrzepowe układu sercowo-naczyniowego odpowiadały za 1 na 4 zgony na całym świecie w 2010 roku i są główną przyczyną globalnej śmiertelności. Dzieląc się na zakrzepicę tętniczą i żylną, choroba niedokrwienna serca i udar niedokrwienny obejmują główne zakrzepice tętnicze, a zakrzepica żył głębokich i zatorowość płucna obejmują główne zakrzepy żylne. Chociaż zarówno skrzepliny tętnicze, jak i żylne różnią się zarówno pod względem etiologii, jak i patofizjologii, pozostaje wiele podobieństw.

Zakrzepica zaczyna się od uszkodzenia ściany naczynia. Fizjologiczna hemostaza jest wyzwalana, gdy znajdujący się pod nią kolagen jest wystawiony na działanie krążących płytek krwi, które wiążą się bezpośrednio z kolagenem za pomocą powierzchniowych receptorów glikoprotein specyficznych dla kolagenu. Po początkowej kaskadzie sygnalizacyjnej obejmującej uwolnienie czynnika wiążącego płytki krwi czynnika von Willebranda, płytki krwi ulegają aktywacji, co umożliwia przyleganie do miejsca urazu. Po aktywacji fosfolipaza A2 modyfikuje glikoproteinę błonową integryny IIb/IIIa (GP IIb/IIIa) zwiększając zdolność płytek krwi do wiązania fibrynogenu. Aktywowane płytki krwi zmieniają następnie kształt z kulistego na gwiaździsty, a fibrynogen łączy się krzyżowo z glikoproteiną IIb/IIIa, wspomagając agregację większej liczby płytek krwi i dopełniając pierwotną hemostazę. Hemostaza wtórna obejmuje aktywację kaskady krzepnięcia poprzez szlaki zewnętrzne i wewnętrzne, a kończy się odkładaniem usieciowanej fibryny i dojrzałym zakrzepem.

Proces hemostazy jest płynny i dynamiczny, a ekspresja aktywowanych białek błonowych i czynników krzepnięcia zmienia się w trakcie. Ekspresja GP IIb/IIIa w płytkach krwi spada wraz z dojrzewaniem skrzepliny, dlatego jest celem farmakologicznym terapii przeciwzakrzepowych. Celem badaczy jest zbadanie ekspresji i rozmieszczenia receptorów GP IIb/IIIa w szeregu stanów zakrzepowych wymienionych poniżej, obejmujących zarówno układy tętnicze, jak i żylne. Lepsze zrozumienie, w jaki sposób obraz kliniczny odnosi się do aktywacji płytek krwi w różnych stanach, ma kluczowe znaczenie przy podejmowaniu decyzji o odpowiednich schematach leczenia przeciwzakrzepowego.

1.2.1 Choroba niedokrwienna serca i zawał mięśnia sercowego Choroba niedokrwienna serca jest główną przyczyną zgonów na całym świecie i jest odpowiedzialna za 17,5 miliona lub 46% wszystkich zgonów niezakaźnych w 2012 roku. Większość zachorowalności i śmiertelności z przyczyn sercowo-naczyniowych można przypisać miażdżycy tętnic wieńcowych i zakrzepicy. Miażdżyca jest centralnym procesem, w wyniku którego tętnice serca zwężają się i twardnieją w wyniku odkładania się płytek tłuszczowych w ścianie tętnicy. Proces ten może spowodować uszkodzenie wyściółki tętnicy, co może spowodować powstanie zakrzepu (skrzepu) w tętnicy, który może częściowo lub całkowicie zablokować przepływ krwi do mięśnia sercowego, przyspieszając w ten sposób zawał mięśnia sercowego. Jest to najczęstsza postać zawału serca i odpowiada za dużą część nagłych zgonów sercowych. Klasycznie uważa się, że zakrzep w zawale mięśnia sercowego składa się głównie z płytek krwi. Jednak ostatnie badania wykazały, że 56% skrzepliny w zawale mięśnia sercowego składa się z fibryny i tylko 17% płytek krwi. Czas niedokrwienia korelował dodatnio z zawartością fibryny w zakrzepie i ujemnie ze składową płytkową zakrzepu. Ilustruje to dynamiczną interakcję między płytkami krwi a fibryną w czasie.

1.2.2 Zakrzepica bioprotezy zastawki serca Zakrzepica bioprotezy zastawki jest coraz częściej rozpoznawanym powikłaniem wymiany zastawki. Zagrożenia dla pacjenta obejmują wczesną awarię protezy wymagającą ponownego wykonania operacji oraz udar lub inną zatorowość systemową. W metaanalizie oszacowano częstość występowania zakrzepicy bioprotezy na 0,03 na 100 pacjentolat, przy czym ryzyko zatorowości jest największe w ciągu pierwszych 3 miesięcy po implantacji. Skład zakrzepicy sztucznej zastawki różni się w zależności od typu zastawki i czasu od założenia. Co ciekawe, w randomizowanym kontrolowanym badaniu MISTRAL-C 50% ostrych zdarzeń zakrzepowo-zatorowych w ciągu 3 dni od przezcewnikowego założenia zastawki aortalnej stanowiła skrzeplina płytkowo-fibrynowa, a nie zwapniałe szczątki z korzenia aorty. Choroba zakrzepowo-zatorowa była mniej powszechna u osób stosujących leczenie przeciwzakrzepowe niż przeciwzakrzepowe, co sugeruje przewagę fibryny. Podobne wyniki uzyskano w dużym rejestrze ponad 25 000 pacjentów poddawanych chirurgicznemu wstawieniu bioprotezy zastawki. Warfaryna i aspiryna były skuteczniejsze niż sama aspiryna w zapobieganiu zdarzeniom zakrzepowo-zatorowym i śmierci.

1.2.3 Żylna choroba zakrzepowo-zatorowa Zatorowość płucna jest częstym schorzeniem sercowo-naczyniowym, charakteryzującym się wysoką chorobowością i śmiertelnością. Etiologia ponad 90% zdarzeń to embolizacja zakrzepicy żylnej z żył głębokich kończyn dolnych lub miednicy. Tworzenie się skrzepliny jest wyzwalane przez wewnątrznaczyniową aktywację krzepnięcia i zależną od trombiny odkładanie fibryny w świetle naczynia. Uważa się, że krwinki czerwone (RBC) są włączane do skrzeplin żylnych poprzez bierne wychwytywanie w rosnącej sieci fibrynowej, czego kulminacją jest wytwarzanie erytrocytów i bogatego w fibrynę skrzepliny żylnej. Leczenie zarówno ZŻG, jak i ZP zmniejsza śmiertelność, a wtórna profilaktyka antykoagulacją skutecznie zapobiega dalszym zdarzeniom. Klinicznie najczęściej stosowanym badaniem obrazowym do wizualizacji podejrzenia PE jest angiografia płuc CT (CTPA). W przypadku DVT można zastosować szereg metod obrazowania (USG, CT lub MR), z ultrasonografią jako najczęstszym badaniem pierwszego rzutu.

1.2.4 Udar i przemijający napad niedokrwienny (TIA) Udar i TIA są głównymi przyczynami możliwych do uniknięcia zgonów i chorobowości na całym świecie. Uważa się, że skład skrzepliny zależy od źródła (komory serca lub tętnicy głowy lub szyi) oraz czasu, jaki upłynął od zdarzenia. Zakrzep z przewagą fibryny jest prawdopodobnie bardziej oporny na leki trombolityczne, podobnie jak obecność przewlekłych cech histopatologicznych skrzepów, takich jak śródbłonek i zwapnienia. Rozpoznanie opiera się na obrazie klinicznym, po którym następuje CT lub MRI mózgu, a następnie ocena USG lub MR zwężenia tętnicy szyjnej w celu ustalenia przyszłego ryzyka zdarzenia.

1.2.5 COVID-19 Pandemia COVID-19 spowodowała znaczną śmiertelność i zachorowalność. W opublikowanej literaturze, serwisach informacyjnych i mediach społecznościowych pojawiały się spójne obawy kliniczne dotyczące zdarzeń zakrzepowo-zatorowych wpływających na mikronaczynia, jak również na duże naczynia. Spotkało się to z powszechną uwagą i doprowadziło do doniesień o stosowaniu profilaktycznych lub terapeutycznych schematów przeciwzakrzepowych, a nawet fibrynolizy, poza standardowymi protokołami i wskazaniami przy braku mocnych dowodów na korzyści kliniczne, takie są obawy. Biorąc pod uwagę jego czułość w wykrywaniu aktywowanych płytek krwi, która, jak sugerują nasze dane pilotażowe, może być lepsza niż inne metody obrazowania w niektórych warunkach, 18F-GP1 PET-CT może oferować odpowiednią metodę badania rzekomego związku między COVID-19 a chorobą zakrzepowo-zatorową.

1.3 Zrozumienie biologii płytek krwi Ponieważ agregacja płytek krwi jest głównym składnikiem skrzeplin zarówno tętniczych, jak i żylnych, badacze proponują zbadanie, czy znakowany radioaktywnie ligand (18F-GP1) receptora glikoproteiny IIb/IIIa (GPIIb/IIIa) może wykrywać aktywowane płytki krwi na skrzeplinie . Receptory GPIIb/IIIa pośredniczą w przyleganiu i agregacji płytek krwi. Są one wyrażane w większej liczbie i przyjmują bardziej konformację wiążącą ligand po aktywacji, która wiąże ligandy białkowe, w tym czynnik von Willebranda i fibrynogen. Pozwala to na mostkowanie i agregację płytek krwi. W związku z tym stanowią atrakcyjny cel do obrazowania ostrej skrzepliny. Mamy nadzieję zidentyfikować aktywowane płytki krwi w pięciu przedstawionych powyżej grupach. Identyfikacja aktywowanych płytek we wszystkich stanach jeszcze bardziej pogłębi nasze zrozumienie roli tego receptora w zakrzepicy zarówno tętniczej, jak i żylnej oraz tego, jak terapia przeciwzakrzepowa wpływa na ekspresję.

1.4 Hamowanie glikoproteiny IIb/IIIa Trzy podawane dożylnie inhibitory glikoproteiny płytkowej (GP) IIb/IIIa zostały szeroko przebadane i są dostępne do użytku klinicznego: abcyksymab, tirofiban i eptifibatyd. Abcyksymab jest przeciwciałem monoklonalnym skierowanym przeciwko receptorowi, podczas gdy tirofiban i eptifibatyd są inhibitorami receptora niebędącymi przeciwciałami o wysokim powinowactwie.

Terapię przeciwpłytkową z dożylnymi inhibitorami GP IIb/IIIa oceniano u pacjentów z ostrym zespołem wieńcowym (ACS) oraz u pacjentów poddawanych implantacji stentu wewnątrzwieńcowego i po udarze mózgu, ale nie u pacjentów z ZŻG/ZP ani implantacją protezy zastawki.

W metaanalizach oceniono zastosowanie dożylnych inhibitorów glikoproteiny (GP) IIb/IIIa w różnych sytuacjach związanych z chorobą wieńcową. Wpływ dożylnych inhibitorów GP IIb/IIIa na wyniki kliniczne oceniano w zbiorczej analizie 21 badań obejmujących różne grupy pacjentów z chorobą niedokrwienną serca. Inhibitor GP IIb/IIIa zmniejszył łączny punkt końcowy zgonu, zawału mięśnia sercowego niezakończonego zgonem (MI) lub pilnej rewaskularyzacji po 30 dniach w następujących grupach pacjentów:

• Osoby przechodzące przezskórną interwencję wieńcową (PCI)
• Osoby z zawałem mięśnia sercowego bez uniesienia odcinka ST (NSTEMI)
• Chorzy z MI z uniesieniem odcinka ST (STEMI) leczeni przezskórną śródnaczyniową angioplastyką wieńcową (PTCA). Jednak próby te przeprowadzono głównie przed rutynowym stosowaniem stentów uwalniających lek i podwójną doustną terapią przeciwpłytkową z aspiryną i blokerem receptora płytkowego P2Y12. Podsumowując, rola inhibitorów P2Y12 zmniejszyła rolę terapii GP IIb/IIIa w chorobie niedokrwiennej serca, chociaż nadal jest ważna w niektórych podgrupach pacjentów. Naszym celem jest zbadanie ekspresji aktywowanych płytek krwi zarówno w stabilnej, jak i niestabilnej chorobie wieńcowej oraz w jaki sposób PCI i stosowanie leków przeciwzakrzepowych (inhibitory P2Y12 i GPIIb/IIIa) pośredniczą w ekspresji.

W chorobie udarowej pojedyncze randomizowane badanie kontrolowane (SaTIS) przeprowadzone w umiarkowanym udarze niedokrwiennym wykazało istotne zmniejszenie śmiertelności po 5 miesiącach stosowania tirofibanu w porównaniu z placebo. Co ważne, nie stwierdzono różnic w dużym krwotoku. Celem badaczy jest zbadanie ekspresji GPIIb/IIIa w udarze i TIA oraz zbadanie, w jaki sposób może się ona różnić w skrzeplinie zatorowej w porównaniu z blaszką miażdżycową.

Skuteczność hamowania GPIIb/IIIa w przypadku niedawnego założenia bioprotezy zastawki i ZŻG/ZP jest nieznana. Naszym celem jest zbadanie ekspresji aktywowanych płytek krwi w obu stanach, aby uzyskać wgląd w to, czy hamowanie GPIIb/IIIa może być potencjalnie użytecznym leczeniem.

1.5 Tło 18F-GP1 GP1 jest ligandem z klasy cząsteczek fibanu, który ma wysokie powinowactwo do receptora glikoproteiny IIb/IIIa; silnie eksprymowany na aktywowanych płytkach krwi. Jest doskonałym celem do obrazowania zakrzepów tętniczych z dużą aktywowaną składową płytek krwi. Po dwuetapowym radiofluorowaniu kolejny proces oczyszczania 18F-GP1 można wykorzystać do obrazowania PET.

18F-GP1 przeszedł ocenę przedkliniczną i fazę 1 kliniczną wykazując wysokie powinowactwo do GPIIb/IIIa, kluczowego receptora dla agregacji płytek krwi. Wiąże się w sposób stabilny i swoisty ze skrzeplinami tętniczymi, żylnymi i wewnątrzsercowymi ludzkimi in vivo. Wiązanie zasadniczo nie jest zmieniane przez terapię przeciwzakrzepową (aspiryna i heparyna).

W niedawnym badaniu I fazy 18F-GP1 wykazał wysoki wskaźnik wykrywalności ognisk zakrzepowo-zatorowych u 20 pacjentów z niedawno powstałą zakrzepicą żył głębokich (DVT) i zakrzepowo-zatorową płuc. Znacznik wypadł również korzystnie pod względem profilu metabolicznego, farmakokinetycznego i dozymetrycznego. Nie było żadnych znaczących zdarzeń niepożądanych u żadnego z 20 rekrutowanych uczestników.

1.6 Cele badania

Naszym celem jest zbadanie ekspresji receptora glikoproteiny IIb/IIIa w:

1. Zakrzep wewnątrzwieńcowy po samoistnym zawale mięśnia sercowego
2. Skrzeplina wewnątrzwieńcowa po rutynowym wprowadzeniu stentu.
3. Bioproteza zakrzepicy zastawki serca (zastawki chirurgiczne lub przezcewnikowe).
4. Żylna choroba zakrzepowo-zatorowa u osób z niedawno potwierdzoną zakrzepicą żył głębokich i zatorowością płucną.
5. Zakrzepica tętnicy szyjnej i mózgu u osób z udarem mózgu i TIA. Pomogłoby to lepiej zrozumieć częstość występowania, konsekwencje i naturalną historię aktywacji płytek krwi w przebiegu zakrzepicy sercowo-naczyniowej.

1.7 Hipoteza badawcza

Ekspresja receptora GPIIb/IIIa różni się w zależności od stanu zakrzepowego, w tym żylnego (DVT/PE) lub tętniczego (MI/udar), in situ (MI) vs. zatorowego (udar, PE) i materiału protetycznego (stenty i zastawki) vs. MI, udar, DVT/PE).

1.8 Przesłanki do badań Do tej pory badacze z powodzeniem zastosowali radioznacznik (18F-fluorek sodu) jako marker martwiczego zapalenia w miażdżycy tętnic u ludzi. Wiązanie 18F-GP1 z aktywowanymi płytkami krwi w skrzeplinach żylnych i tętniczych zostało już wykazane w badaniach przedklinicznych i badaniu fazy 1 na ludziach. Jeśli się powiedzie, badanie to określi rolę receptora glikoproteiny IIb / IIIa w zakrzepicy in vivo w szeregu chorób sercowo-naczyniowych.