BiHiVE2 研究。缺氧缺血性脑病预测性生物标志物的调查和验证。 (BiHiVE2)

该领域的背景和当前知识：

围产期窒息是新生儿死亡和长期残疾的最常见原因之一，每 1000 名活产婴儿中就有 20 人发生窒息。 其中，每 1000 人中大约有 2-3 人会继续发展为缺氧缺血性脑病 (HIE) (1)。 在爱尔兰和英国，HIE 是新生儿死亡的第三大常见原因，占所有死亡的 9% 和足月死亡的 21%，而在全球范围内，据估计每年有超过 100 万新生儿死亡。 对于幸存者来说，存在显着的继发性并发症，包括脑瘫 (15%)、严重认知延迟 (11%)、癫痫发作 (8%)、感觉神经性耳聋 (7%) 和视力丧失 (3%)（ 2).

HIE 是一个不断发展的过程，可以简化为两种侮辱。 最初的损害是严重的脑缺氧和/或缺血，随后是能量耗尽，厌氧代谢导致乳酸的积累，以及细胞完整性的丧失。 这启动了一系列事件，最终形成自由基、蛋白酶和半胱天冬酶，导致细胞损伤和细胞凋亡，这是继发性损伤 (3)。 二次能量故障已显示发生在初始损伤后 6-48 小时之间。

直到最近，还没有可以降低相关发病率或死亡率的治疗干预措施存在。 然而，最近发表的几项国际试验及其随后的荟萃分析表明，早期诱导低温对 HIE 有益，可提高生存率并减少神经功能障碍 (4-5)。 诱导性低温现已成为中度/重度 HIE 的标准护理。 然而，为了有效，它必须在交付后 6 小时内开始，在二次能源故障发生之前。 在这个狭窄的时间窗口内，必须确定、复苏、稳定和冷却将从治疗中受益的人群。

不幸的是，在这段时间内并不总是能够识别和诊断那些将从治疗中受益的人。 我们已经表明，目前用于识别 HIE 风险的标准方法（例如酸碱平衡、乳酸和 Apgar 评分以及初始神经学评估）是不可靠的 (6)。 新生儿脑电图 (EEG) 可用于脑病的分级，并且是长期结果的极好预测指标。 特别是它在分娩后最初 24 小时内的演变与结果密切相关 (7)。 然而，它需要一套高度专业化的技能，而在急诊环境中，新生儿科医生很少具备这种技能。 振幅综合脑电图被临床医生广泛使用，但其解释取决于用户，大多数新生儿科医生报告说他们对自己的解释能力没有信心 (8)。 对 HIE 的结果进行早期和可靠预测的需求从未如此强烈。 迫切需要一种快速、廉价、可重复、非用户依赖的方法来量化 HIE 的严重程度和可能的预后。 在围产期窒息中提出了许多生化和血液学标志物，但没有一个导致临床进展或商业上可行的床边测试 (9)。

在过去的 2 年里，在科克大学妇产医院，通过 BIHIVE 研究（缺氧缺血性脑病研究中的生物标志物），我们已经确定了脐带血中的潜在生化标志物，可以准确识别那些将发展为中度/重度脑病的婴儿脑病 (10,11)。 BIHIVE 研究采用多方面的方法来识别 HIE 中的血源性生物标志物，通过 1) 使用 Luminex 技术进行靶向蛋白质组学分析 2) miRNA 分析 3) 使用质谱和核磁共振技术对血液代谢组进行全面绘图。

我们的目标是招募一组具有明确定义的围产期窒息和 HIE 的婴儿，并使用重复的神经学评估和多通道脑电图进行分类。 在出生时，我们将使用我们为此开发的严格标准操作程序 (SOP) 抽取、处理和储存脐带血。 这些程序将确保所有样本都适用于以后的蛋白质组学、代谢组学、转录组学和基因组学分析。 使用系统生物学方法，我们研究了来自我们发现队列的储存脐带血中的多个提议标记，最初侧重于蛋白质组和代谢组。 通过这项工作，我们已经确定了脐带血中存在的许多生物标志物，这些生物标志物有可能预测中度/重度 HIE 的发展。 我们的早期数据非常有希望。 我们最初的代谢组学分析表明，我们可以区分 HIE 和对照，曲线下面积 (AUROC) 为 0.92。 需要进一步分析来识别和量化产生这种差异的确切代谢物峰。 我们现在希望在另一组患有围产期窒息和 HIE 的婴儿中验证这些发现，并验证我们预测长期神经学结果的能力。 我们检查中度/重度 HIE 婴儿脐带血中 microRNA 变化的试点工作也非常令人鼓舞，因为在窒息和 HIE 中多个研究的 miRNA 显着上调。 最有前途的 miRNA 现在正在使用聚合酶链反应 (PCR) 扩增进行量化，并将在发现队列中进行验证。

Future cohort-BIHIVE2：为了进一步开发这些标记，使我们已经验证了对中度/重度 HIE 具有 >90% 敏感性和特异性的标记，我们将需要招募更多精心招募的婴儿，这些婴儿在出生时和详细的临床表型分析。 这是当前应用程序的主要工作。 我们将需要另外 300 名围产期窒息婴儿的队列，其中 60 名将发展为 HIE，30 名将发展为中度至重度 HIE。 我们还需要招募 300 名当代对照婴儿。 要招募如此数量的围产期窒息婴儿，我们需要研究 30,000 名活产婴儿。 因此，我们扩大了我们的研究中心，将斯德哥尔摩卡罗林斯卡大学医院纳入其中，该医院是一所一流的大型妇产医院，每年有 10,000 名活产婴儿。

进一步的验证将使我们能够开发一种临床和生化标记的算法，该算法将为中度/重度 HIE 提供灵敏和特异性的预测测试。 两个队列的神经发育跟进将使我们能够评估我们预测 2 年神经发育和行为结果的能力。

最后，我们将使用缺氧缺血损伤 (HI) 的定时动物模型检查生物标志物改变的确切时间。 在临床研究中，缺氧缺血性损伤是不可预测的，其发生时间通常无法估计。 布里斯班皇后大学的 Tracey Bjorkmann 博士开发了一种 HI 仔猪模型，该模型会产生 HI 诱发癫痫发作和相当于中度至重度 HIE 的损伤程度 (12)。 她已同意与我们的项目合作，并将提供在 HI 后 0、1、2 和 12 小时采集的仔猪血清样本。 这些样本对于检查生物标志物紊乱的进展非常宝贵，并将帮助我们确定分娩后新生儿脑损伤的时间。