Валидация молекулярных и белковых биомаркеров при сепсисе (VAMp-sepsis)

Сепсис, определяемый как угрожающая жизни органная недостаточность, возникающая в результате нерегулируемой реакции хозяина на инфекцию, остается основной причиной смерти пациентов в критическом состоянии и был включен в резолюцию ВОЗ 2017 года в качестве приоритета здравоохранения. Диагностика этого расстройства является сложной задачей, поскольку клинические признаки и симптомы системного воспаления при сепсисе совпадают с таковыми при неинфекционных критических состояниях, т.е. при синдроме тяжелой воспалительной реакции (SIRS), т.е. остановка сердца и ожоги. Ранняя и точная диагностика сепсиса имеет решающее значение для улучшения результатов лечения пациентов и сокращения использования антибиотиков. Задержки с введением антибиотиков связаны с худшими исходами; однако, как ни парадоксально, неизбирательное назначение антибиотиков пациентам без бактериальных инфекций увеличивает как уровень заболеваемости, так и резистентность к противомикробным препаратам. Уровень неадекватных назначений антибиотиков в условиях стационара оценивается в 30-50% и может быть снижен за счет доступа к улучшенным диагностическим тестам.

В настоящее время не существует лабораторного теста золотого стандарта, который мог бы в целом определить наличие и тип инфекции. Хотя новые методы молекулярной диагностики на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР) могут определять патогены непосредственно из культуры крови, они имеют проблемы с чувствительностью из-за зависимости от достаточного количества патогенов в образце крови. Они также ограничены обнаружением дискретного диапазона патогенов. В результате все большее внимание уделяется молекулярной диагностике, которая профилирует иммунный ответ хозяина. Текущие группы сепсиса основаны на клинических критериях, таких как наличие шока, источника инфекции или органной недостаточности, но такие группы могут не отражать основную биологию, определяющую реакцию хозяина. Им также не удалось адекватно подобрать пациентов для новых вмешательств. Если гетерогенность сепсиса действительно отражает гетерогенность ответа хозяина, характеристика этих основных типов ответа хозяина будет иметь основополагающее значение для обеспечения прецизионной терапии сепсиса.

В предыдущем многоцентровом клинико-временном исследовании трех групп пациентов, поступивших в отделение интенсивной терапии (ОИТ); (i) внебольничная остановка сердца (n = 36 - группа SIRS)) (ii) легочный сепсис (n = 84) (iii) абдоминальный сепсис (n = 64) и 30 здоровых контролей, подтверждены потенциальные иммунные биомаркеры хозяина. Используя 202 образца из этих когорт, исследователи получили набор генных биомаркеров, которые могут идентифицировать пациентов с тяжелым воспалением и отличать сепсис от неинфицированного воспаления в широком диапазоне клинических состояний. Другие биомаркеры были идентифицированы для использования в других целях, например. прогноз/тяжесть. Наш патент, вытекающий из этой работы, был зарегистрирован и вступил в стадию РСТ. Из этих запатентованных маркеров был дополнительно выделен небольшой набор из 17 генов, которые находятся в стадии дальнейшей оценки. Была идентифицирована подгруппа из двух генных объектов, которые могут точно определять тяжелое воспаление с помощью анализа рабочих характеристик/площади под кривой (ROC) приемника со значением приблизительно 0,98. Панель из трех/четырех генов была идентифицирована для дифференциации SIRS от всех типов сепсиса (ROC 0,89-0,92), все зависит от настроек диапазона чувствительности или специфичности.

Необходима лучшая диагностика воспаления, вызванного сепсисом, как в стационарных, так и в амбулаторных условиях. В амбулаторных условиях с низкой степенью остроты, на долю которых приходится около 80% общего использования антибиотиков в Великобритании, простая диагностика, позволяющая отличить септический воспалительный процесс от безобидного самокупирующегося состояния, поможет в надлежащем применении противомикробных препаратов, соответствующей сортировке, избегая дальнейших исследований и соответствующие эскалации / допущения. В условиях более острых состояний важно исключить причины неинфекционного воспаления; модель принятия решения о назначении антибиотиков должна включать неинфицированную, нездоровую причину. Надежная диагностика, такая как наша, должна различать все три проявления: неинфицированное воспаление, сепсис и относительное здоровье. Это будет означать серьезное изменение в предоставлении возможностей диагностики/стратификации, значительно улучшит пути принятия решений и ведения пациентов и потенциально сократит чрезмерное использование антибиотиков в неотложной медицинской помощи и в условиях интенсивной терапии.

Эти биомаркеры, однажды подтвержденные в независимой группе с помощью количественной ПЦР для мРНК и соответствующих им белков, вместе с сопровождаемой простой в использовании, клинически ориентированной системой оценки, будут представлять собой полный пакет данных, который может быть развернут внутри страны при условии соответствующей дальнейшей аккредитации. и/или используются коммерческими партнерами для разработки устройств для оказания медицинской помощи. Этот последний вариант может оказаться полезным для распространения теста на другие патентоспособные глобальные территории.

Существует настоятельная необходимость проверить эти выводы несколькими способами; Использование независимой когорты пациентов, когда лабораторные ученые не видят клинических фенотипов набранных пациентов, а клиницисты не знают данных об экспрессии генов.

Использование подхода биоинформатики для проверки результатов в уже опубликованных наборах данных

В этом проекте будут использоваться различные подходы для проверки этих новых биомаркеров SIRS или связанных с сепсисом биомаркеров, идентифицированных с помощью искусственной нейронной сети (ANN), и параметрического анализа данных из ранее опубликованных наборов данных, а также ранее проверенных на основе предыдущей хорошо охарактеризованной клинической когорты;

1. Лаборатории общественного здравоохранения Англии оценят экспрессию мРНК биомаркеров с использованием метода количественной ПЦР с РНК, очищенной от пациентов и контрольной цельной крови.
2. Лаборатории общественного здравоохранения Англии и Кардиффа будут оценивать белковые биомаркеры с помощью анализов ELISA.
3. Протеомный анализ крови внешними сотрудниками

Дальнейший анализ данных будет проводиться с использованием анализа кривых ROC и арифметических алгоритмов и/или других статистических/биоинформатических методов. Оценка специфичности и чувствительности, а также положительных и отрицательных прогностических значений с использованием хорошо зарекомендовавших себя методов также будет проводиться для оценки эффективности панелей биомаркеров при различении контрольных групп пациентов и групп больных.