Kardijalni biomarkeri

Koji tip analita će biti najkorisniji?

Serumski biomarkeri su bili sastavni dio napretka na području kardiologije proteklih pola stoljeća, i sa boljim znanjem o njihovoj ulozi u patofiziologiji kardiovaskularnih bolesti (KVB), njihova uloga je proširena od samog pomaganja u dijagnostici bolesti do važne uloge u predviđanju rizika i prognoze. Neki, kao što je natriuretski peptid, B-tip natriuretski peptid (BNP), njegov amino-terminalni pro-peptidni ekvivalent i N-terminalni-proBNP (NT-proBNP) su također aktivno istraživani kao sredstvo za smjernice u terapiji. Novi biomarkeri nastavljaju se procjenjivati, zajedno s novim pravcima ispitivanja, uključujući genetiku i metabolizam, koji posjeduju potencijal za još veće spoznaje u KVB i njegov tretman.

Iako je ovaj napredak značajan nabolje tek treba da dođe, prema Fredu Appleu PhD, koji je medicinski direktor kliničkih laboratorija Hennepin okruga Medicinskog centra te profesor laboratorijske medicine i patologije na Medicinskom fakultetu Univerziteta Minnesote, u Minneapolisu. “Naš svijet se širi u smislu da smo uglavnom koristili proteine da bi pratiti dijagnozu i sada se polako smještamo u sljedeće etape. U svijetu proteina, pitanje je, da li će postojati drugi biomarkeri koji će nadopunjavati ili zamjenjivati trenutne koji su prilično čvrsti “, kazao je. “Sada, postoji jasan rast u genetici i metabolizmu a pitanje će biti, kako će ova područja u nastajanju pomoći u otkrivanju bolesti u početku i kako će poboljšati ishod pacijenata te njihovu skrb?” Apple je uredjivao januarsko izdanje Clinical Chemistry koje istražuje utjecaj biomarkera, proteina i genetike na KVB.

Najnoviji podaci o zatajivanju srca

Jedan posebno obećavajući put za procjenjvanje novih biomarkera ili razmatranje već utemeljenjih na nove načine odnosi se na zatajenje srca, glavni teret za zdravstveni sistem zbog svoje prevalence, visokog morbiditeta, mortaliteta i troškova. Iako se liječnici često susreću sa ovim stanjem, i dalje ostaje izazov za dijagnosticiranje, i jednom dijagnosticiran, procjena statusa pacijenata te njihovi preporučeni i propisani medikamenti mogu biti čisto nagadjanje.

“Ispada da je zatajenje srca vrlo heterogena grupa različitih sindroma sa puno različitih uzročnika. Tako stoji da ako postoji širok raspon razloga za zatajenje srca i različite vrste zatajenja srca da će različiti biomarkeri pružiti različite informacije od pacijenata do pacijenta “, objasnio je James Januzzi, Jr., MD, profesor medicine na Harvard Medicinskom fakultetu i direktor kardiološke jedinice intenzivnog liječenja u Massachusetts glavne bolnice u Bostonu. Kao posljedica toga, do sada najveća vrijednost biomarkera u zatajenju srca je bila ograničena na korištenje za dijagnozu. No, pitanje koje ljudi postavljaju je da li možemo koristiti biomarkere za utvrdjivanje rizika u sindromu, te na kraju, bolje vođenje pacijenata sa problemima zatajenja srca?”

Može li BNP biti vodič terapije?

BNP i NT-proBNP su se pojavili kao izolirani biomarkeri da potpomognu dijagnozu zatajenja srca. Također su utemeljeni kao korisni u predviđanju ishoda. Međutim, „Sveti Gral” korištenja BNP ili NT-proBNP za vođenje liječenja zatajivanja srca ostaje i dalje van dohvata. Nakon jedne obećavajuće studije objavljene prije desetak godina, većina istraživanja je dalo izrazito različite rezultate. Neki su povezali BNP-vođeno upravljanje uz značajnu kliničku korist, barem kod mlađih pacijenata, dok drugi nisu našli određenu promjenu u kliničkom ishodu i kvalitetu života od dodjele veće doze lijekova za bolesnike s višim BNP.

Januzzi misli da ova neuravnotežena slika ima veze s heterogenošću zatajenja srca zajedno sa nedostacima, ne samo od BNP-a i istraživanja koja uključuju BNP već i postojećih medikamenata. “Prepoznajemo sada da su natriuretski peptidi korisni u smislu dijagnostike, prognoze, sada i terapije zatajenja srca, dolazili s nekim ograničenjima. Oni su prilično pomješani u smislu onoga što je uzrok njihovog rasta, tako da oni nisu vrlo specifični za jedan određeni dio patofiziologije u zatajenju srca “, objasnio je.

Unatoč učestalosti bolesti, pokusi na biomarkerima srčanog zatajenja pretrpjeli su ne samo od svoje veličine-oko 3.000 pacijenata ukupno tokom proteklog desetljeća, prema Januzzi-ju, ali i populacija bolesnika. “Jedna od stvari koje počinjemo prepoznavati je da neki oblici zatajivanja srca reagiraju na terapije koje već imamo u našem “naoružanju”, dok su drugi manje vjerojatni da će reagirati. Neka od ispitivanja odabranih bolesnika nisu bila vjerojatna da će reagirati na standardne terapije, pa zašto bi marker napravio bilo kakvu promjenu? “-primjetio je. Ove opomene na stranu, Januzzi-jev istraživački tim nedavno je objavio rezultate uspješnog istraživanja NT-proBNP zatajivanja srca u kojem terapija vođena NT-proBNP smanjuje bolničko liječenje zatajenja srca za više od 50% (J Am Coll Cardiol 2011; 58:1881 -9). On i njegove kolege su sada u procesu predlaganja ključnih multicentričnih pokusa uz očekivanje da će biti usmjereni na N izazove i selekciju problematike pacijenata.

U međuvremenu, istraživanje protiče aktivno u potrazi za biomarkerom kod zatajenja srca u koje su takodjer uključeni različiti aspekti bolesti (vidi tablicu ispod). Od više od 60 potencijalnih markera, Januzzi vjeruje da solubilni ST2 i galektin 3 predstavljaju najveći potencijal. “Mi i drugi smo pokazali da koncentracije ovih markera daju pozitivne prognoze, dodatak su natriuretskim peptidima za prognozu, time predstavljaju novu etapu u istaživanju njihove vrijednosti kao dodatka za tretmanom zatajenja srca”, rekao je. “Ako utvrdimo da specifični lijekovi i markeri rade bolje zajedno, može se desiti da počnemo koristiti jedan marker da bi napravili podešavanje u beta-blokatoru, na primjer, drugi za podešavanje antagoniste aldosterona. Dakle, marker će biti korišten da vodi biološko upravljanje primjene lijekova.”

Biomarkeri u zatajivanju srca

Više od 60 vrsta biomarkera koji odražavaju različitu patofiziologiju zatajivanja srca su ovdje prezentovani. Neki od njih su sljedeći:

Upala

C-reaktivni protein

TNF- α

Interleukini 1,6,10 i 18

LA-PLA2

Adiponektin

Oksidativni stres

Oksidirani LDL

Mijeloperoksidaza

Mokraćni biopirini

Remodeliranje ekstracelularnog matrixa

MMP2, MMP3, MMP9

TIMP1

Kolageni propeptidi

Galektin 3

Neurohormoni

Angiotenzin II

Aldosteron

Arginin vazopresin, kopeptin

Endotelin-1

Ozljeda miocita i apoptoza

Tropinin I i T

Miozin lančana kinaza I

Srčani tip masnih kiselina vezujući protein

Kreatin kinaza MB frakcija

Miocitni stres

BNP, NT-proBNP, MR-proANP

sST2

GDF-15

Ekstrakardijačno sudjelovanje

Cistatin-C, β-protein u tragu

NGAL, NAG, KIM-1

Trijodtironin

Legenda: Lipoprotein-vezana fosfolipaza A2; lipoproteini male gustoće; matrix metaloproteinaza; tkivni inhibitor metaloproteinaza; B-tip natriuretski peptid; N-terminalni-proBNP; srednjoregionalni pro-atrijski natriuretski peptid; solubilni ST2, faktor 15 rasta diferencijacije; neutrofilni želatinozno vezan lipokalin; N-acetil-β-D-glukozaminidaza; ozljeda bubrega Molekula-1.

Preuzeto: van Kimmenade RRJ, Januzzi JL. Emerging Biomarkers in Heart Failure. Clin Chem 2012;58:127–138

 

Januzzi komentariše ulogu srčanih troponina cTn I i T, u zatajenja srca. “Dok se troponin često promatra u kontekstu akutnog infarkta miokarda i uvijek treba izazvati sumnju kod akutnog MI, uobičajeno je za njih da budu povišeni kod bolesnika sa zatajenjem srca. Dok to može zakomplicirati korištenje visoke osjetljivosti troponina u procjeni mogućeg akutnog koronarnog sindroma, otvara se značajna prognostička prilika jer pacijenti koji imaju povišen troponin u zatajenja srca imaju lošiju prognozu, očito goru od onih koji nemaju povišene vrijednosti “.

Veze izmedju kliničkih ispitivanja

Kao što situacija sa zatajivanjem srca pokazuje, biomarkeri i KVB povezana klinička ispitivanja su neraskidivo vezani sa informacijama korisnim objema stranama. Na jednoj strani, biomarkeri su pomogli unaprijedjenje znanja o patofiziologiji kardiovaskularnih bolesti te prognozu bolesti, na drugoj, klinička ispitivanja su omogućila novi uvid kako postojećih tako i novih biomarkera. Ova sinergija će se nastaviti u nadolazećim godinama ali sa nekoliko značajnih iskustvom i znanjem stečenih informacija, prema Sharif Halim, MD, član kardiologija u Duke kliničkom istraživačkom institutu u Durhamu, NC “Iskoristili smo maksimum biomarkera koji su nastali u ranijem periodu kliničkim istraživanjima. Sada su biomarkeri ključni faktor ne samo u definiranju ciljne populacije nego i u pomaganju identificiranja pacijenata koji mogu imati najviše koristi od nove terapije koje su razvijene u proteklih nekoliko godina “, rekao je.

Halim se podsjetio jednog od prvih studija koje je sugeriralo da cTn T može biti znatno više osjetljiviji indikator povrede ćelija miokarda od kreatin kinaze (CK-MB), koje je objavljeno 1992, te 1994 nakon serije istaživanja, cTn se našao kao jedan od dijagnostičkih metoda u prognostičkoj analizi akutnog koronarnog sindroma (AKS). Kao dokaz o postavljanju cTn-a, na kraju i njegova zamjena sa CK-MB kao alatom za dijagnosticiranje i raslojavanje rizika bolesnika sa sumnjom na AKS. Serije naknadnih ispitivanja su koristile cTn kao kriterij uključivanja da bi obogatile svoje studijske populacije, identifikaciju bolesnika sa visokim rizikom za slučaj koji će najvjerojatnije imati koristi od tretmana. cTn je također uključen u analize za procjenu ili provjeru rezultata rizika, sada sa visokoosjetljivim testovima njihova uloga se premješta iz područja istraživanja u područje kliničke prakse, dalja klinička ispitivanja su spremna za pronalazak novih vrijednosti za cTn u ne-AKS populacije.

Halim vidi ovaj uzorak kao šablon za druge utvrđene i nove biomarkere, osobito obzirom na nove alate i linije otkrića koje dolaze do izražaja. “Imamo priliku da se fokusiramo na poboljšanje naših sposobnosti otkrivanja osoba sa rizikom bolesti uključujući sve nove laboratorijske tehnike poput ‘omics’. Ovo će pomoći poboljšati ne samo identifikaciju osoba rizične skupine za buduće slučajeve ali i kako najbolje voditi terapiju. U potrazi smo za što više različitih vrsta biomarkera za otkrivanje novih mehanizama bolesti koje tek trebaju biti utvrdjene. To će dovesti do novih terapija “, predvidja Halim.

„Teže tlo za dokazivanje”

Kako uloga biomarkera u kliničkim ispitivanjima evoluira, Halim je upozorio da će klinička ispitivanja u budućnosti biti još teže tlo za dokazivanje biomarkera nego što su bili u prošlosti. Uz genom-wide udruge studija (GWAS) i druge tehnologije bit će lakše identificirati potencijalne fenotip-bolesti. “Glavna stvar koja će biti demonstrirana je ne samo bolja identifikacija osoba rizične skupine nego i pokazati da je svo testiranje kako i novac usmjereno ka dobitku što boljih rezultata.” Nekoliko istraživačkih timova je predložilo kriterije za procjenu koristi KVB-vezanih biomarkera (vidi tabelu, dolje).

 

Osnovni test za srčane biomarkere

Novi biomarkeri imaju jasno visoku poteškoću da budu usvojeni u kliničkoj praksi. Brojni stručnjaci su predložili kriterije ili mogućnosti procjene srčanih biomarkera kao sredstva.

Mjerljivost

Da li biomarker mjeri specifičnu patologiju sa poznatim referentnim granicama i visoku sprecifičnost miokarda?

Može li se marker mjeriti sa visokom tačnosti, reprodukcijom i preciznosti?

Da li biomarker ima visok nivo osjetljivosti i sprecifičnosti?

jesu li rezultati dostupni sa visokim protokom i kratkim vremenom izradbe?

Mogu li biomarkeri biti mjereni uz razumnu potrošnju novca?

Je li preanalitička problematika bila podvrgnuta procjeni i mjerenju- je li marker stabilan?

Dodana vrijednost

Da li je linearni odnos izmedju promjena u markeru i patologiji pokazan u višestrukoj studiji?

Da li je marker superioran u odnosu na postojeće testove u predviđanju rizika, dijagnosticiranja ranijih bolesti ili njegova povezanost sa bolešću?

Jesu li granice odluke potvrdjene u više od jedne studije?

Uticaj na pacijenta

Hoće li znanje rezultata testa doprinjeti boljem razumijevanju pacijenta o njegovoj bolesti ili riziku?

Hoće li znanje testa potaknuti pacijente na promociju zdravlja?

Preuzeto:

Garg A. What is the role of alternative Biomarkers for coronary heart disease? Clin Endocrinol 2011;75:289–93.

Morrow DA, de Lemos JA. Benchmarks for the Assessment of Novel Cardiovascular Biomarkers. Circulation 2011;115:949–52.

Pletcher MJ, Pignone M. Evaluating the Clinical Utility of a Biomarker. Circulation 2011;123:1116–24.

Vasan RS. Biomarkers of Cardiovascular Disease: Molecular Basis and Practical Considerations. Circulation 2006;113:2335–2362.

 

Drugi istraživači podupiru Halimove stavove. “Važno je da smo “na čisto” sa onim što radimo na važnim naučnim principima tako da širimo domen datog zdravstvenog prodručja “, rekao je Robert Gerszten, dr. med. “Ove studije su dobre samo kao i njihova najslabija karika. Možete imati moćnu tehnologiju ali loše ili slabo obilježene uzroke ili fenomenalne uzorke ali siromašnu tehnologiju koja ne daje dovoljnu širinu ili dubinu tako da nećete pronaći ništa što ima trajan značaj. ” Gerszten je vanredni profesor medicine na Harvard Medical School, direktor kliničkog i istraživačkog programa u Massachusetts General Hospital Heart Center u Bostonu.

Rezultat je?

Halim je upozorio istraživače da se ne zavaraju koristeći biomarkere kao surogat ishode mjerenjem u kliničkim ispitivanjima. ” Zakazali smo nekoliko puta oslanjajući se na biomarkere a ne usklađivajući ih sa većim kliničkim ishodima koji su imali više smisla”, rekao je Halim. Naveo je neočekivano otkriće iz Women's Health studije u kojem žene u post-menopauzi na zamjenskoj hormonskoj terapiji nisu uočile neku promjenu unatoč nižem LDL-u i većem HDL-u.

Slaba tačka?

Braneći svoj stav Halim je dobio podršku od kolega u tome da će biobanke i informatika biti esencijalna za prepoznavanje i vrednovanje novih biomarkera. Od svih kliničkih, populacijski baziranih podataka, tu je široko rastuća i složena informacija koja prije svega treba biti na raspolaganju istraživačima. Potreban nam je pristup kliničkom skladištu bioprimjeraka i online bazi podataka epigenomike od bolesti različitih udruga “, rekla je Renate Schnable, dr. med. “Nakon toga potrebna nam je prilika da integrišemo te podatke i procjene interakcije između genetskih i faktora okoline. To je polje u razvitku i ne možemo ocijeniti što ćemo znati u bliskoj budućnosti, jer postoji toliko informacija. “Ona je docent medicine na Sveučilištu Hamburg u Hamburgu, Njemačka.

Schnabel vjeruje da će uzorci pohranjeni u biobanci i polju za informatičku biologiju biti osobito važni u omogućavanju istraživačima da shvate značajan dio KVB koji bi bio pripisan genetici a kojeg tek treba opisati, unatoč velikom trudu. “Svjesni smo da je KVB nasljedna bolest sa procjenom nasljednosti do 60% za koronarne bolesti srca. Sa završetkom Human Genome projekta i dostupnosti široko rasprostranjenih GWAS podataka mijenja se način razmišljanja tako da sa zajedničkim genetskim varijantama možemo biti u mogućnosti pronaći bolesti udruge vrlo brzo i jednostavno, ali to još nije postignuto “, navodi se Schnabel. “Iako smo do sada identificirali više od 25 različitih regija genoma koje se odnose na KVB, možemo objasniti samo oko 10 posto varijacija.”

Next generation sekvencioniranje i šire

Ako GWAS nije uspio otkriti tajnu KVB nasljednosti iako su svi očekivali, najnovija genomska tehnologija je u dobroj poziciji da to postigne, po Schnabelu. “Sljedeća generacija sekvencioniranja je postala puno lakša, brža od konvencionalnih tehnika a izlazni podaci su veći svake godine tako da možemo dobiti detaljniju kartu genoma. Međutim, u datom trenutku su ovi poduhvati i dalje preskupi. To znači da će se svesti na nekoliko pojedinaca ili da moramo staviti naglasak na egzon sekvenciranje jer egzoni su genetski dijelovi koji će biti prepisivani i potencijalno prevedeni u proteine od interesa. “

Za Schnabela je obećavajuća i analiza strukturne varijance koja je u usponu, osobito broj kopija varijanti, u epigenetici i transkriptomici. Raniji izvještaji su istraživali umetanja i brisanja uključena u hipertenziju i koronarne bolesti srca dok je umetanje/brisanje kod angiotenzin-konvertirajućeg enzima bilo identificirano i više puta povezano s KVB te njegovim faktorima rizika. Isto tako, istraživanja koja uključuju DNA metilaciju, modifikacije histona te pozicioniranje nukleosoma su elementi epigenetskih izmjena koje izgledaju obećavajuće ali za sada ostaju na nerazvijenom znanstvenom stadiju. U području transkriptomike, još uvijek u dobu razvitka, Schnabel misli da microRNA ekspresija profiliranja bi mogla biti osobito informativna. “Osamnaest od 940 poznatih zrelih ljudskih mikroRNA je pokazalo da dominira srčanom microRNA ekspresijom a gdje se oni mogu otkriti tijekom fiziološkog srčanog razvoja i kod patoloških stanja kardiovaskularnih bolesti “, rekla je. “Intrigantan, microRNA može biti jednostavno i učinkovito antagoniziran.”

Iako je entuzijastična, Schnabel upozorava da novi, Važeći genetski biomarkeri za KVB mogu biti jedan od načina nazadovanja. “Stekli smo ogroman uvid u kratkom vremenu, uključujući utvrđivanje genetskih lokusa preko genoma u regijama koje nikada ne bismo povezali sa srčanim bolestima od gena kandidata sa patofiziološkog aspekta”, rekla je. “Stvarno smo stekli duboke uvide u biologiju ali klinički učinak u ovom trenutku je ograničen.”

Sljedeća granica

Polje metabolomike je također daleko od svakodnevne kliničke prakse ali je podložno promjeni, kaže Gerszten. “Metaboliti imaju nizvodan smjer od genetske varijacije, transkripcije i proteomske promjene tako da smatram da su oni najveći pokazatelji patologije bolesti”, rekao je. “Mala molekulska profiliranja integriraju genetiku i okolinu na način na koji druge molekule ne mogu.”

Dostignuća u magnetnoj rezonanciji spektroskopije i masene spektrometrije otvorila su nove mogućnosti istraživanja metabolita a Gersztenova laboratorija je na čelu tih istraživanja. Prošle godine, nakon analize pohranjenih uzoraka učesnika Framingham Heart studije on je izvijestio da 12 godina prije nego što su oboljeli od dijabetesa pojedinci su imali uzorak o povišenim aminokiselinama u odnosu na kontrolne uzorke. Oni u kojih su fenil-alanin, valin, tirozin, leucin, triptofan i izoleucin bili na višim razinama imali su 400% veću vjerojatnost za razvoj dijabetesa (NAT Med 2011; 17:448-53).

Gersztenov tim također prati neposredne metaboličke promjene kroz vježbe i planirane srčane udare. Analiza se sastoji od uzimanja uzoraka krvi prije, tokom i nakon procedure alkoholom septalnog odstranjenja u cilju korekcije opstruktivne hipertrofirane kardiomiopatije. Alkohol se ubrizgava u zadebljani dio srčanog mišića uništavajući višak tkiva na način da oponaša oštećenja miokarda tijekom MI. “Radimo ovu studiju jer pokušavamo „pobijediti” postojeće markere koji se javljaju pri ozljedi miokarda i ne mijenjaju se do oko četiri sata nakon već pretrpljenog srčanog udara”, objasnio Gerszten. “Željeli smo pronaći markere koji pokazuju ozljede roku od nekoliko minuta nakon početka bolesti a ovo je bila lijepa prilika za to.”

Iako su ovi rani eksperimenti daleko od toga da budu spremni za korištenje, Gerszten misli da testovi metabolomike mogu biti očekivani u kliničkim laboratorijima u ne tako dalekoj budućnosti. “Vjerujem da će u sljedećem desetljeću biti par novih metaboličkih testova za kompleksne bolesti”, rekao je. “Zapamtite, mi već činimo metaboličko profiliranje kod novorođenčadi za pojedine tipove urođenih grešaka metabolizma. Pokušavamo primijeniti iste vrste signala za kompleksne metaboličke bolesti. “

Posmatranje razvoja

Obzirom na interes sužavanja dijagnostičkog polja i pronalaženja boljeg načina vođenja terapije i procjene prognoze kod kardiovaskularnih bolesti, istraživanje za bolje, više osjetljivije biomarkere će se nastaviti punom snagom. Iako je puno toga podložno promjenama, laboranti će dati svoje najbolje da budu u toku sa razvojem, kako kaže Apple. “Imamo još uvijek puno toga za naučiti ali laboranti trebaju razmišljati o tome kako će uklopiti nove vrste istraživanja u praksu. Za uvjerenje uprave i administracije bit će dokazima utemeljen plan, na primjer, koji testovi su vrijedni ulaganja.”

Be the first to comment

Leave a Reply