Исследование BiHiVE2. Исследование и проверка прогностических биомаркеров при гипоксически-ишемической энцефалопатии. (BiHiVE2)

Предыстория и современные знания в области:

Перинатальная асфиксия является одной из наиболее частых причин неонатальной смерти и длительной инвалидности, встречаясь у 20 на 1000 живорождений. Из них примерно у 2–3 на 1000 развивается гипоксически-ишемическая энцефалопатия (ГИЭ) (1). В Ирландии и Великобритании ГИЭ является третьей по частоте причиной неонатальной смертности, на которую приходится 9% всех смертей и 21% смертей в срок, в то время как во всем мире, по оценкам, ежегодно происходит более 1 миллиона неонатальных смертей. У выживших имеется значительная вторичная заболеваемость, в том числе церебральный паралич (15%), тяжелая задержка когнитивных функций (11%), судорожные расстройства (8%), сенсорно-невральная глухота (7%) и потеря зрения (3%) ( 2).

ГИЭ — это развивающийся процесс, который можно упростить до двух оскорблений. Первоначальное поражение представляет собой значительную церебральную гипоксию и/или ишемию, за которой следует истощение энергии из-за анаэробного метаболизма, приводящее к накоплению лактата и потере клеточной целостности. Это запускает каскад событий, в результате которого образуются свободные радикалы, протеазы и каспазы, приводящие к повреждению клеток и апоптозу, вторичному инсульту (3). Было показано, что вторичная энергетическая недостаточность возникает через 6-48 часов после первоначального инсульта.

До недавнего времени не существовало терапевтического вмешательства, которое могло бы снизить связанную с этим заболеваемость или смертность. Однако недавние публикации нескольких международных исследований и их последующий метаанализ показали, что ранняя индуцированная гипотермия полезна при ГИЭ, улучшая выживаемость и снижая неврологическую инвалидность (4-5). В настоящее время индуцированная гипотермия стала стандартом лечения умеренной/тяжелой ГИЭ. Однако, чтобы быть эффективным, его необходимо начать в течение 6 часов после родов, до того, как произойдет сбой вторичной энергии. В течение этого узкого промежутка времени необходимо выявить, реанимировать, стабилизировать и охладить население, которому будет полезно лечение.

К сожалению, в этот период времени не всегда возможно распознать и диагностировать тех, кому будет полезна терапия. Мы показали, что современные стандартные методы выявления лиц с риском ГИЭ, такие как кислотно-щелочной баланс, лактат и оценка по шкале Апгар, а также начальная неврологическая оценка, ненадежны (6). Неонатальная электроэнцефалография (ЭЭГ) полезна для оценки энцефалопатии и является отличным предиктором долгосрочного исхода. В частности, его развитие в течение первых 24 часов после родов сильно коррелирует с исходом (7). Однако для этого требуется высокоспециализированный набор навыков, который редко доступен неонатологу в неотложных условиях. Амплитудно-интегрированная ЭЭГ более широко используется клиницистами, но ее интерпретация зависит от пользователя, и большинство неонатологов сообщают, что они не уверены в своих интерпретационных способностях (8). Потребность в раннем и надежном прогнозировании исхода ГИЭ никогда не была выше. Быстрый, дешевый, воспроизводимый, не зависящий от пользователя метод количественной оценки тяжести ГИЭ и вероятного прогноза является острой необходимостью. Было предложено множество биохимических и гематологических маркеров перинатальной асфиксии, но ни один из них не привел к клиническим достижениям или коммерчески жизнеспособным прикроватным тестам (9).

За последние 2 года здесь, в родильном доме Коркского университета, с помощью исследования BIHIVE (исследование биомаркеров гипоксически-ишемической энцефалопатии) мы определили потенциальные биохимические маркеры в пуповинной крови, которые могут точно идентифицировать тех младенцев, у которых будет прогрессировать до умеренной/тяжелой степени. энцефалопатия (10,11). В исследовании BIHIVE был принят многогранный подход к выявлению переносимых кровью биомаркеров при ГИЭ посредством 1) целевого протеомного профилирования с использованием технологии Luminex, 2) профилирования микроРНК, 3) комплексного картирования метаболома крови с использованием как масс-спектрометрии, так и методов ядерного магнитного резонанса.

Наша цель состоит в том, чтобы набрать когорту детей с четко выраженной перинатальной асфиксией и ГИЭ, классифицированных с использованием как повторной неврологической оценки, так и многоканальной ЭЭГ. Во время родов будет взята, обработана и сохранена пуповинная кровь с использованием строгих стандартных операционных процедур (СОП), которые мы разработали для этой цели. Эти процедуры гарантируют, что все образцы будут пригодны для последующего протеомного, метаболомного, транскриптомного и геномного анализа. Используя подход системной биологии, мы изучили несколько предложенных маркеров в сохраненной пуповинной крови из нашей когорты исследователей, первоначально сосредоточив внимание на протеоме и метаболоме. Благодаря этой работе мы уже определили ряд биомаркеров, присутствующих в пуповинной крови, которые могут предсказывать развитие умеренной/тяжелой ГИЭ. Наши ранние данные чрезвычайно многообещающи. Наш первоначальный метаболомный анализ показал, что мы можем различать ГИЭ и контрольную группу с площадью под кривой (AUROC) 0,92. Для идентификации и количественной оценки точных пиков метаболитов, которые вызывают эту дифференциацию, потребуется дальнейший анализ. Теперь мы хотим проверить эти результаты на другой группе детей с перинатальной асфиксией и ГИЭ, а также подтвердить нашу способность прогнозировать долгосрочный неврологический исход. Наша пилотная работа по изучению изменений микроРНК в пуповинной крови младенцев с умеренной/тяжелой ГИЭ также очень обнадеживает, так как значительная активация нескольких изученных микроРНК как при асфиксии, так и при ГИЭ. Наиболее многообещающие микроРНК в настоящее время количественно оцениваются с использованием амплификации полимеразной цепной реакции (ПЦР) и будут проверены в когорте исследователей.

Будущая когорта-BIHIVE2: Для дальнейшей разработки этих маркеров до уровня, когда мы утвердили маркер с > 90% чувствительностью и специфичностью для умеренной/тяжелой ГИЭ, нам потребуется набрать дополнительную группу тщательно отобранных младенцев с высококачественным биобанкированием при рождении и подробное клиническое фенотипирование. Это основная работа этого текущего приложения. Нам потребуется дополнительная когорта из 300 детей с перинатальной асфиксией, из которых у 60 разовьется ГИЭ, а у 30 разовьется ГИЭ от умеренной до тяжелой степени. Нам также потребуется набрать 300 современных контрольных младенцев. Чтобы набрать такое количество детей с перинатальной асфиксией, нам потребуется изучить 30 000 живорождений. Поэтому мы расширили наши исследовательские центры, включив Каролинскую университетскую больницу в Стокгольме, большой современный родильный дом с 10 000 живорождений в год.

Дальнейшая валидация позволит нам разработать алгоритм клинических и биохимических маркеров, который обеспечит чувствительный и специфический прогностический тест для умеренной/тяжелой ГИЭ. Последующее наблюдение за развитием нервной системы в обеих когортах позволит нам оценить нашу способность прогнозировать результаты развития нервной системы и поведения через 2 года.

Наконец, мы изучим точное время изменения биомаркера, используя рассчитанную по времени модель гипоксически-ишемического повреждения (HI) на животных. В клинических исследованиях гипоксически-ишемическое повреждение непредсказуемо, и его время часто невозможно оценить. Доктор Трейси Бьоркманн из Королевского университета в Брисбене разработала модель ГИ у поросят, которая вызывает ГИ, вызывающую судороги и уровень травм, приравниваемый к умеренной или тяжелой ГИЭ (12). Она согласилась сотрудничать с нашей программой и предоставит образцы сыворотки поросят, взятые через 0, 1, 2 и 12 часов после HI. Эти образцы будут иметь неоценимое значение для изучения прогрессирования нарушения биомаркеров и помогут нам определить время повреждения головного мозга новорожденных после родов.