Validação de Biomarcadores Moleculares e Proteicos na Sepse (VAMp-sepsis)

A sepse, definida como falência de órgãos com risco de vida resultante de uma resposta desregulada do hospedeiro à infecção, continua sendo uma das principais causas de morte em pacientes gravemente enfermos e foi incluída como uma prioridade de saúde em uma resolução da OMS de 2017. O diagnóstico desse distúrbio é desafiador porque os sinais e sintomas clínicos de inflamação sistêmica na sepse se sobrepõem aos de condições críticas não infecciosas, ou seja, síndrome de resposta inflamatória grave (SIRS), por exemplo, parada cardíaca e queimaduras. O diagnóstico precoce e preciso da sepse é fundamental para melhorar os resultados dos pacientes e reduzir o uso de antibióticos. Atrasos na administração de antibióticos estão associados a piores resultados; entretanto, paradoxalmente, a prescrição indiscriminada de antibióticos para pacientes sem infecções bacterianas aumenta tanto as taxas de morbidade quanto a resistência antimicrobiana. A taxa de prescrições inapropriadas de antibióticos no ambiente hospitalar é estimada em 30 a 50% e seria reduzida pelo acesso a testes diagnósticos aprimorados.

Atualmente, não existe um teste laboratorial padrão-ouro que possa determinar amplamente a presença e o tipo de infecção. Embora os novos diagnósticos moleculares baseados na reação em cadeia da polimerase (PCR) possam traçar o perfil de patógenos diretamente da hemocultura, eles sofrem de problemas de sensibilidade devido à dependência de um número suficiente de patógenos na amostra de sangue. Eles também são limitados à detecção de uma gama discreta de patógenos. Como resultado, há um foco crescente em diagnósticos moleculares que traçam o perfil da resposta imune do hospedeiro. Os agrupamentos atuais de sepse são baseados em critérios clínicos, como a presença de choque, fonte de infecção ou falência de órgãos, mas esses agrupamentos podem não representar a biologia subjacente que conduz à resposta do hospedeiro. Eles também falharam em combinar adequadamente os pacientes para novas intervenções. Se a heterogeneidade da sepse realmente refletir a heterogeneidade na resposta do hospedeiro, a caracterização desses tipos subjacentes de resposta do hospedeiro será fundamental para permitir a terapêutica de precisão da sepse.

Em um estudo multicêntrico clínico-temporal anterior em três coortes de pacientes internados na unidade de terapia intensiva (UTI); (i) parada cardíaca fora do hospital (n=36 - grupo SIRS)) (ii) sepse pulmonar (n=84) (iii) sepse abdominal (n=64) e 30 controles saudáveis, potenciais biomarcadores imunológicos do hospedeiro validados. Usando 202 amostras dessas coortes, os pesquisadores derivaram um conjunto de biomarcadores de genes que podem identificar pacientes com inflamação grave e discriminar sepse de inflamação não infectada em uma ampla gama de condições clínicas. Outros biomarcadores foram identificados para uso para outros fins, por ex. prognóstico/gravidade. Nossa patente decorrente deste trabalho foi depositada e entrou no estágio PCT. A partir desses marcadores patenteados, um conjunto parcimonioso de 17 genes foi ainda delineado, os quais estão sob avaliação adicional. Foi identificado um subpainel de duas entidades gênicas que podem detectar com precisão a inflamação grave usando a análise da característica operacional do receptor/área sob a curva (ROC) com um valor de aproximadamente 0,98. Um painel de três/quatro entidades genéticas foi identificado para discriminação de SIRS de todos os tipos de sepse (ROC 0,89-0,92), tudo dependendo das configurações de faixa de sensibilidade ou especificidade.

Melhores diagnósticos para a inflamação causada pela sepse são necessários em ambientes hospitalares e ambulatoriais. Em ambientes ambulatoriais de baixa gravidade, contribuindo com cerca de 80% do uso total de antibióticos no Reino Unido, um diagnóstico simples para discriminar um processo inflamatório séptico de uma condição inócua e autolimitada ajudaria no uso apropriado de antimicrobianos, triagem adequada, evitando investigações adicionais e escalação/admissões apropriadas. Em ambientes de maior acuidade, é importante excluir causas de inflamação não infecciosa; um modelo de decisão para prescrição de antibióticos deve incluir uma causa não infectada e não saudável. Um diagnóstico confiável, como o nosso, precisa distinguir todas as três apresentações: inflamação não infecciosa, sepse e saúde relativa. Isso representará uma grande mudança no fornecimento de capacidade de diagnóstico/estratificação, melhorará consideravelmente as vias de decisão e gerenciamento de pacientes e reduzirá potencialmente o uso excessivo de antibióticos no ambiente médico agudo e de cuidados intensivos.

Esses biomarcadores, uma vez validados em uma coorte independente via qPCR para mRNA e suas proteínas comensuráveis, juntamente com um sistema de pontuação clinicamente orientado e fácil de usar, representarão um pacote de dados completo que pode ser implementado internamente, sujeito ao credenciamento adicional apropriado e/ou alavancado para o desenvolvimento de dispositivos de ponto de atendimento por parceiros comerciais. Esta última opção pode ser útil para a disseminação do teste para outros territórios globais apropriados para patentes.

Há uma necessidade urgente de validar essas descobertas de várias maneiras; Usando uma coorte independente de pacientes, onde os cientistas de laboratório não têm conhecimento dos fenótipos clínicos dos pacientes recrutados e os médicos não estão cientes dos dados de expressão gênica.

Usando uma abordagem de bioinformática para validar os resultados em conjuntos de dados já publicados

Este projeto usará diferentes abordagens para validar esses novos SIRS ou biomarcadores associados à sepse identificados por Rede Neural Artificial (ANN) e mineração de dados paramétricos de conjuntos de dados publicados anteriormente e posteriormente validados anteriormente a partir de uma coorte clínica anterior bem caracterizada;

1. Os laboratórios da Public Health England avaliarão a expressão do mRNA do biomarcador usando uma abordagem qPCR, com o RNA purificado do sangue total do paciente e do controle
2. Os laboratórios Public Health England e Cardiff avaliarão biomarcadores de proteínas usando ensaios ELISA
3. Análise proteômica de sangue por colaboradores externos

Outras análises de dados serão conduzidas usando análise de curva ROC e algoritmos aritméticos e/ou outros métodos estatísticos/bioinformáticos. A avaliação da especificidade e sensibilidade e dos valores preditivos positivos e negativos usando métodos bem estabelecidos também será realizada para avaliar o desempenho dos painéis de biomarcadores na discriminação de grupos de pacientes e doenças.