Imunodiagnóstico Translacional em AVC (TrImS) (TrImS)

Introdução

O AVC é uma das principais causas de mortalidade geral, morbidade e incapacidade em todo o mundo. Em 2010, foi a segunda principal causa de morte, enquanto em 2019 ficou em terceiro lugar geral em anos de vida ajustados por incapacidade (DALYs) e em segundo lugar para pessoas com 50 anos ou mais. O acidente vascular cerebral isquêmico agudo (AIS) é uma das principais causas de mortalidade e morbidade nos EUA, afetando mais de 800.000 adultos a cada ano. Em Hong Kong, é a quarta principal causa de morte. É freqüentemente precedido por um ataque isquêmico transitório (AIT), que é um prenúncio de futuros eventos isquêmicos cerebrais com 20% de risco de acidente vascular cerebral em 90 dias.

O AVC está associado a processos isquêmicos, inflamatórios, hemorrágicos e ateroscleróticos ligados à ruptura da barreira hematoencefálica e ao aumento de proteínas e ácidos nucléicos transportados pelo sangue. Estima-se que 'a duração média da evolução do AVC não lacunar é de 10 horas (intervalo de 6 a 18 horas), e o número médio de neurônios no prosencéfalo humano é de 22 bilhões. Em pacientes que apresentam um típico AIS de grandes vasos, 120 milhões de neurônios, 830 bilhões de sinapses e 714 km (447 milhas) de fibras mielinizadas são perdidos a cada hora. A cada minuto, 1,9 milhão de neurônios, 14 bilhões de sinapses e 12 km (7,5 milhas) de fibras mielinizadas são destruídos. Comparado com a taxa normal de perda de neurônios no envelhecimento cerebral, o cérebro isquêmico envelhece 3,6 anos a cada hora sem tratamento”. Há também evidências de tal lesão na circulação dentro de minutos a horas de trauma grave, incluindo traumatismo craniano.

O diagnóstico oportuno de AVC e sua classificação etiológica em tipos de AVC é importante, pois a intervenção precoce apropriada resulta em resultados muito melhores. Em primeiro lugar, determinar a causa do acidente vascular cerebral afeta qual tratamento é prescrito imediatamente. Por exemplo, a trombólise precoce é indicada para AIS, mas contra-indicada para AVC hemorrágico (HS). Um diagnóstico de AIS dentro de 4,5 horas após o início do AVC seguido de intervenção trombolítica oportuna melhora o resultado do AVC. A terapia anticoagulante e antiplaquetária é indicada para AVC cardioembólico ou AIT, mas contraindicada para AVC aterogênico. Neste último caso, recomenda-se o uso de antiplaquetários. A oclusão de grandes vasos é melhor tratada cirurgicamente do que conservadoramente. Atrasos no diagnóstico e na intervenção precoce contam como DALYs evitáveis, morbidade, gastos com saúde e mortalidade precoce.

No mundo desenvolvido, suspeita-se de AVC e detecta-se pela história clínica e exame físico e confirma-se o diagnóstico por imagiologia cerebrovascular por TC e/ou RM. Embora a neuroimagem apresente o melhor padrão atual para identificação e classificação de AVC, ela está longe de ser ideal. A neuroimagem fornece apenas estimativas brutas de danos neurovasculares, falha em identificar a causa (AVC criptogênico) em 5 a 15% dos casos significativos e fornece pouca informação sobre a fisiopatologia celular e molecular. Isso, por sua vez, atrasa o tratamento precoce e limita a busca por agentes potenciais para prevenção e recuperação de AVC. Além disso, a ausência de um método objetivo para determinar o início do AVC, por exemplo, em pacientes que acordam com suspeita de AVC, resulta em 80% dos pacientes com AIS não recebendo trombólise. Portanto, há uma necessidade de entender a fisiopatologia dinâmica do AVC em um estágio inicial.

Biomarcadores moleculares, como a troponina convencional e de alta sensibilidade, transformaram a detecção e a estratificação de risco de pacientes com síndrome coronariana aguda. No entanto, não existem tais marcadores para a detecção precoce, diagnóstico, classificação e estratificação de risco de AVC ou AIT. Nas últimas décadas, os investigadores procuraram marcadores de AVC que possam ser úteis para triagem, detecção, diagnóstico, classificação, monitoramento, previsão e prognóstico de AVC. Muitos marcadores candidatos foram identificados, mas nenhum foi suficientemente preciso ou precoce no desenvolvimento do AVC para encontrar um lugar nos cuidados clínicos.

O grande desafio é identificar biomarcadores precoces e acessíveis com alto nível de precisão para detectar, diagnosticar e diferenciar a etiologia do AVC. Descobertas tecnológicas recentes sugerem que muitos marcadores sanguíneos podem ser detectados qualitativa e quantitativamente na respiração e na saliva usando imunoensaio e perfil espectral. Essas tecnologias produzem resultados precisos em minutos ou segundos. O desafio não é downstream no pipeline translacional, mas as descobertas upstream de marcadores -omics. Uma vez descobertas, as tecnologias para desenvolver ensaios rápidos e testes no local de atendimento já estão em vigor.

Biomarcadores cerebrais específicos no AVC

A busca por biomarcadores significativos no AVC tem sido longa. Inclui abordagens genômica, transcriptômica, proteômica, metabólica e lipidômica. Por exemplo, estudos recentes sugerem que a transcriptômica de sangue total pode permitir uma diferenciação precisa de AIS. Os investigadores de Ischemia Care Biomarkers of Acute Stroke Etiology (BASE) estão atualmente avaliando a expressão do gene de RNA no sangue periférico em pacientes com AVC que se apresentam dentro de 30 horas após o início do AVC (NCT02014896). O BASE é um estudo prospectivo multicêntrico com uma inscrição estimada de 1.100 pacientes adultos e 100 controles pareados por idade, gênero e comorbidade que se apresentam ao Departamento de Emergência (DE) ou hospital com suspeita de AIS ou AIT. Os resultados desses estudos são aguardados, mas no momento não há uma plataforma de biomarcadores precisos e precoces para orientar a detecção e o diagnóstico de AVC.

Tem havido um estudo extensivo sobre biomarcadores proteômicos específicos do cérebro de células gliais [por exemplo, S100 proteína de ligação ao cálcio B (S100B), proteína glial fibrilar ácida (GFAP)] e células neuronais [e.g. ubiquitina C-terminal hidrolase-L1 (UCH-L1), enolase específica de neurônio (NSE), produtos de degradação de alfa II-espectrina (por exemplo SBDP120, SBDP145 e SBDP150), proteína básica da mielina (MBP), cadeia leve de neurofilamento (NF-L), proteína tau, proteína semelhante à visinina-1 (VLP 1), lesão do peptídeo NR2 no líquido cefalorraquidiano (LCR) e sangue periférico na busca de informações diagnósticas oportunas para AVC [28]. No entanto, nenhum deles encontrou seu caminho para a prática clínica.

Biomarcadores não específicos no AVC

Como mencionado anteriormente, o AVC está associado a processos genéricos, inespecíficos, isquêmicos, inflamatórios, hemorrágicos e ateroscleróticos que estão ligados à ruptura da barreira hematoencefálica e ao aumento de proteínas e ácidos nucléicos transportados pelo sangue. Uma revisão detalhada de biomarcadores de AVC não específicos, mas relevantes para a patologia, está além do escopo desta introdução. No entanto, uma abordagem Omics deve incluir uma menção à lipidômica.

A pesquisa de lipidômica em AVC incluiu abordagens lipídicas convencionais e avançadas. Por exemplo, esfingolipídeos, fosfolipídios (incluindo espécies liso e éter), ésteres de colesterol e glicerolipídios demonstraram prever eventos cardiovasculares futuros e morte cardiovascular, mas não com alto grau de precisão. A adição de sete espécies lipídicas a um modelo básico de 14 fatores de risco tradicionais e medicamentos melhorou a previsão de eventos cardiovasculares com uma estatística C de 0,680 para 0,700 (P

A necessidade clínica não atendida

Os pacientes geralmente se apresentam aos pronto-socorros, consultórios gerais, comunidade, enfermarias pré-hospitalares e hospitalares com suspeita de AVC agudo, onde atrasos no diagnóstico resultam em atrasos no tratamento e processos de saúde ineficientes. A perspicácia clínica é variável e subjetiva. Testes diagnósticos e prognósticos precisos, objetivos, precoces, seguros, minimamente invasivos são necessários para informar sobre o AVC. Os DEs são uma das configurações mais comuns para apresentações agudas dessas doenças.

Perguntas não respondidas

Muitas perguntas estão atualmente sem resposta. As pequenas proteínas moleculares específicas do cérebro e da patologia e os ácidos nucleicos podem ser detectados quantitativamente na circulação (por exemplo, sangue total, plasma) e saliva dentro de minutos a horas após o início do AVC agudo e AIT? Essas detecções têm um papel temporal, dinâmico e mecanicista nos processos isquêmicos, inflamatórios, imunológicos, hemorrágicos, apoptóticos, ateroscleróticos, de recuperação e regenerativos implicados no AVC e AIT? As perturbações (elevações ou reduções) em tais marcadores têm um papel na detecção, diagnóstico, classificação de AVC, predição e prognóstico em pacientes com AVC? Faça combinações de biomarcadores específicos do cérebro e marcadores patológicos não específicos (p. aterosclerótica, inflamatória) melhoram a detecção, diagnóstico e diferenciação do AVC? A descoberta de tais marcadores poderia guiar caminhos clínicos e levar, em última instância, a novas vacinas e intervenções terapêuticas em tais pacientes?

Questões

1. Em pacientes adultos que se apresentam ao pronto-socorro com suspeita de AVC agudo, que combinações de biomarcadores de biópsia líquida panorâmica específicos do cérebro e específicos da patologia otimizam a detecção, o diagnóstico, a dinâmica e a diferenciação do AVC?

2. Em pacientes adultos que se apresentam ao pronto-socorro com suspeita de AVC agudo, quais plataformas panorâmicas iniciais de biomarcadores de biópsia líquida são úteis para prever a resposta ao tratamento, monitoramento e prognóstico em diferentes tipos de AVC?

   • Suspeita-se de AVC se os pacientes forem FAST, LAPSS ou ROSIER positivos. A suspeita de AVC inclui imitações de AVC, TIA, AIS e HS.
   • A biópsia líquida inclui sangue total, plasma, soro, pellet de glóbulos brancos e efluente de glóbulos vermelhos e saliva
   • Biomarcadores de biópsia líquida incluem conteúdos genômicos, transcriptômicos, proteômicos, metabolômicos, lipidômicos e hematológicos.
   • Os tipos de AVC incluem HS e AIS.

Hipótese

Nossa hipótese é que o AVC envolve um processo rápido e complexo de isquemia, necrose, apoptose e ruptura da barreira cerebral que libera marcadores genômicos, epigenômicos, transcriptômicos e proteômicos específicos do tecido na corrente sanguínea no início do curso da fisiopatologia cerebrovascular. Esses biomarcadores serão detectados precocemente em fluidos facilmente acessíveis, como sangue total, plasma, soro e saliva. As mudanças dinâmicas serão úteis para detecção personalizada de doenças, diagnóstico, estratificação de risco, monitoramento de doenças e terapêutica, previsão e prognóstico. As mudanças dinâmicas também podem permitir uma avaliação razoável do início do AVC e permitir a intervenção precoce em pacientes com início do AVC desconhecido.

Objetivos

Em pacientes adultos que se apresentam ao pronto-socorro dentro de 24 horas após o início dos sintomas com suspeita de AVC agudo, nosso objetivo é:

1. Em pesquisa de descoberta - para identificar biomarcadores panorâmicos circulantes, de sangue total, plasma e soro específicos do cérebro e da patologia que permitem a detecção precoce de AVC agudo, diagnóstico, dinâmica, diferenciação, monitoramento, predição e prognóstico. Em pesquisa de descoberta - para identificar biomarcadores panorômicos específicos do cérebro e da patologia na saliva que permitem a detecção precoce de AVC agudo, diagnóstico, dinâmica, diferenciação, monitoramento, previsão e prognóstico.
2. Na pesquisa de desenvolvimento usando conjuntos de treinamento - para derivar plataformas de biomarcadores de modelos para detecção precoce de AVC agudo, diagnóstico, dinâmica, diferenciação, monitoramento, previsão e prognóstico
3. Na pesquisa de validação usando conjuntos de teste - para validar esses modelos em conjuntos de dados independentes e externos