Avaliação rápida, precisa e econômica de biomarcadores sanguíneos para diagnóstico de concussão (RACE)

FUNDO

Estima-se que 100-300/100.000 pessoas em todo o mundo se apresentem em um hospital com traumatismo cranioencefálico (TCE) anualmente, a maioria dos quais são classificados como leves. O TCE é uma interrupção na função cerebral normal causada por forças biomecânicas externas transmitidas direta ou indiretamente à cabeça e é uma das principais causas de morte e incapacidade no Canadá. Aproximadamente 1 em 450 canadenses relata lesão cerebral como a lesão mais significativa associada à incapacidade no ano anterior. Lesão cerebral traumática leve (mTBI) é operacionalizada sob gravidade clínica por uma pontuação na Escala de Coma de Glasgow (GCS) de 13-15 e é frequentemente usada de forma intercambiável com concussão, embora a definição de consenso mais recente de concussão seja excluída por achados positivos em técnicas de neuroimagem padrão . Embora rotulado como leve, com tempos de recuperação típicos dentro de duas semanas após a lesão para adultos e quatro semanas para jovens, até 30% dos pacientes com concussão apresentam sintomas prolongados (dor de cabeça, fadiga, tontura, insônia, depressão, ansiedade, falta de equilíbrio e problemas cognitivos). déficits, etc.) contribuindo para comprometimento funcional significativo e carga de doença. Além disso, em 2016, aproximadamente 10% das concussões diagnosticadas em Ontário retornaram ao departamento de emergência dentro de 14 dias após a lesão, aumentando as demandas do sistema de saúde.

Emprestando a sua identidade como uma das lesões mais complexas para diagnosticar e gerenciar, a concussão atualmente depende de medidas subjetivas e relatórios de sintomas como índices clínicos de lesão. Tem havido um interesse acelerado em abordar essa limitação por meio de esforços de pesquisa para estabelecer medidas objetivas de lesão, incluindo técnicas avançadas de neuroimagem, aprendizado de máquina de funções fisiológicas básicas (ondas cerebrais, frequência cardíaca, pressão arterial, etc.) e biomarcadores sanguíneos. Os biomarcadores sanguíneos mostraram resultados promissores em relação à sua capacidade de detectar ou prever TCE grave e moderado, mas os resultados em mTBI são mistos e requerem mais investigação. Dois biomarcadores de lesão cerebral - proteína glial fibrilar ácida (GFAP) e ubiquitina c-terminal hidrolase L1 (UCH-L1) - foram recentemente aprovados pela FDA para ajudar a identificar a necessidade de uma tomografia computadorizada para pacientes adultos com TCE m que podem ter lesões intracranianas. No entanto, além do nível atualmente insuficiente de evidências sobre aplicações de biomarcadores sanguíneos para diagnóstico ou prognóstico de concussão, um obstáculo adicional para a implementação futura em um ambiente clínico continua sendo o alto custo e as metodologias de ensaio demoradas para detecção de marcadores. A tecnologia de matriz de molécula única (SIMOA) é um imunoensaio totalmente automatizado capaz de detectar biomarcadores no nível do femtograma, aproximadamente 900x mais sensível do que os ensaios convencionais de imunoabsorção enzimática. Como o padrão-ouro atual para detecção de biomarcadores de baixa concentração, custos monetários e processuais significativos podem limitar as futuras aplicações do SIMOA para detecção de biomarcadores de concussão em ambientes clínicos. Felizmente, os avanços tecnológicos estão ultrapassando os limites das abordagens convencionais de análise para minimizar custos e maximizar a eficiência, progredindo para dispositivos de análise no local de atendimento.

Os investigadores desenvolveram um nano-biossensor GFAP capaz de medir as concentrações de GFAP em ordens de grandeza semelhantes às do SIMOA. Resumidamente, o biossensor eletroquímico GFAP foi desenvolvido usando carbono nanoporoso em eletrodos serigrafados com hidroxilamina (NH2OH). Os eletrodos nanorrevestidos e funcionalizados foram imobilizados com anticorpo monoclonal de captura anti-GFAP humano e bloqueados com albumina de soro bovino. A frequência de ligação de GFAP foi traduzida para níveis de concentração sérica usando espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS). O biossensor nanoporoso forneceu detecção ultrassensível de GFAP em uma ampla faixa operacional de concentrações de 100 fg/mL - 10 ng/mL no soro humano. Ele detectou seletivamente GFAP quando testado contra outros biomarcadores liberados após lesão cerebral e revelou uma sensibilidade clínica para detecção de pacientes em todas as gravidades do TCE (total n = 70; TBI n = 26, controle saudável n = 44) em 84,62% ​​(95% CI , 65,1% a 95,6%) e especificidade de 61,36% (IC, 45,5% a 75,6%). O limite de detecção do biossensor GFAP foi medido em 86,6 fg/mL no soro. Além disso, nosso nanobiossensor demonstrou

OBJETIVOS

Objetivo principal: estabelecer a precisão clínica do nanobiossensor GFAP em pacientes com concussão que se apresentam ao pronto-socorro, desde o diagnóstico até a recuperação. Objetivo secundário: Avaliar a sensibilidade e especificidade do nanobiossensor GFAP para identificação de concussão comparando pacientes com concussão a controles de lesão musculoesquelética (MSK). Objetivo Terciário: Avaliar as relações entre as concentrações de nano-biossensores de GFAP e sintomas psicológicos (depressão, ansiedade), físicos (dor de cabeça, distúrbios do sono, etc.) de concussão desde o diagnóstico até a recuperação. Objetivo quaternário: Avaliar a correlação entre as concentrações de hormônios do ciclo menstrual feminino (progesterona, estrogênio) e concentrações de nano-biossensores de GFAP.

MÉTODOS

Este estudo tem uma meta de recrutamento de 150 (representação de sexo igual) pacientes com concussão aguda que se apresentam ao departamento de emergência (DE) no centro médico de foothills com idades entre 18 e 65 anos. Além disso, um grupo de 75 controles de lesões musculoesqueléticas (MSK) (representação de sexo igual) será recrutado do mesmo ED dentro da mesma faixa etária. Em um projeto de coorte prospectivo de medidas repetidas, os pacientes com concussão completarão uma visita inicial dentro de 1 semana após a lesão e, em seguida, visitas de acompanhamento em 2, 6 e 12 semanas após a lesão ou até a recuperação. Os pacientes de controle (MSK) completarão todas as medidas em uma única visita. Os pacientes com concussão que não estiverem recuperados até 12 semanas após a lesão serão solicitados a preencher questionários 6 meses após a lesão. As medidas do estudo incluem avaliações de resultados clínicos de qualidade de vida, saúde global, depressão, ansiedade, sono e sintomas de concussão, juntamente com coletas de sangue. Os pacientes com concussão serão solicitados a preencher a escala de sintomas pós-concussão (PCSS) diariamente por meio de um link online enviado a eles todas as manhãs para monitorar a recuperação. Para os fins deste estudo, um paciente será considerado recuperado se todos os sintomas forem resolvidos e indicar 100% em uma escala móvel que pergunta como o paciente se sente recuperado da concussão. Todos os outros questionários serão preenchidos antes das coletas de sangue iniciais e de acompanhamento. Os pesquisadores também fornecerão aos pacientes com concussão um código QR vinculado ao site dos investigadores, onde os pacientes terão acesso a recursos educacionais sobre concussão para entender a lesão. As duas técnicas de ensaio serão comparadas por meio de curvas médias de detecção e distribuição e análise de Bland-Altman. O desempenho do kit de biossensor GFAP na detecção de pacientes com concussão não complicada e no monitoramento de sua recuperação será avaliado em plasma e soro. A sensibilidade e especificidade clínica do biossensor GFAP em plasma e soro serão avaliadas por meio da curva ROC (Receiver Operating Characteristic) em comparação com o SIMOA.