Новые неинвазивные диагностические подходы для оптимизации акушерской тактики, прогнозирования перинатальных исходов и профилактики нарушений постнатального роста при синдроме задержки роста плода

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-15-00232

НазваниеНовые неинвазивные диагностические подходы для оптимизации акушерской тактики, прогнозирования перинатальных исходов и профилактики нарушений постнатального роста при синдроме задержки роста плода

Руководитель Чаговец Виталий Викторович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И.Кулакова» Министерства здравоохранения Российской Федерации , г Москва

Конкурс №68 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-212 - Педиатрия и неонатология

Ключевые слова синдром задержки роста плода, метаболомика, педиатрия, COVID-19

Код ГРНТИ76.13.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
На совещании о совершенствовании медицинской помощи детям, 1 июня 2021 года премьер-министр Российской Федерации Михаил Мишустин подчеркнул: «Возможности медицины постоянно растут. Появляются новые тесты, новые методики, новые технологии. И методики скрининга после родов должны включать гораздо большее число заболеваний. Считаю необходимым в разы расширить его и у нас. Это позволит существенно снизить младенческую смертность, дополнительно спасать около тысячи детей ежегодно, будем обследовать малышей сразу же после рождения. Понятно, что такое нововведение потребует существенных финансовых вложений. Но речь идёт о здоровье и будущем детей, и, мне кажется, ничего важнее для нас быть не может». В нашем исследовании мы планируем использовать уже зарегистрированную в РФ панель для расширенного неонатального скрининга не только для выявления 42-х наследственных заболеваний у новорожденных (среди которых болезни обмена веществ, эндокринопатии, муковисцидоз и другие) но также для выявления предикторов тяжести течения синдрома задержки роста плода (СЗРП или задержка внутриутробного развития (ЗВУР)) выявляет аномальное адаптивное развитие плода в неблагоприятных пренатальных условиях.). СЗРП занимает одно из ведущих мест в структуре перинатальной заболеваемости во всем мире, а также оказывает отрицательное влияние на последующее развитие ребенка. Чем тяжелее степень СЗРП, тем хуже не только перинатальный прогноз, но и прогноз для здоровья. Дети, родившиеся с признаками задержки развития, имеют высокую вероятность нарушения неврологического развития. У новорожденных с признаками СЗРП более часто встречаются аномалии развития, внутриутробная гипоксия, аспирация мекония, холодовый стресс, гипогликемия, гипокальциемия, повышенная вязкость крови, дыхательные нарушения и лёгочные кровотечения. Впоследствии они требуют длительного диспансерного наблюдения и при необходимости проведения соответствующей корригирующей терапии. Правильная акушерская тактика и адекватное ведение неонатального периода позволяют снизить число неблагоприятных исходов и улучшить отдаленный прогноз. При наличии столь большого числа признанных этиологических факторов, необходимо помнить, что у 50% всех случаев СЗРП конкретной̆ причины выявить не удаётся. В рамках проекта будет показано, что использование в качестве биомаркеров комбинации аминокислот, сукцинилацетона, карнитина и ацилкартинов (Alanine, Arginine, Aspartic acid, Glutamic acid, Glycine, Leucine, Methionine, Ornithine, Phenylalanine, Proline, Tyrosine, Valine, Citrulline, Free Carnitine, C2-Carnitine, C3-Carnitine, C4-Carnitine, C5-Carnitine, C5DC-Carnitine, C6-Carnitine, C8-Carnitine, C10-Carnitine, C12-Carnitine, C14-Carnitine, C16-Carnitine) позволит не только выявлять наследственные заболевания, но и прогнозировать нарушения метаболомного профиля при рождении и на протяжении первого года жизни ребенка при СЗРП. Расширение возможностей данной диагностической панели позволит унифицировать скрининг новорожденного с задержкой внутриутробного развития (ЗВУР) и оптимизировать критерии нутриентной поддержки детей данной когорты первого года жизни, на основании персонифицированного подхода к каждому «маленькому» пациенту. На первом этапе будут разработаны и протестированы диагностические модели на базе упомянутых метаболитов для выявления данного акушерского осложнения, что позволит отслеживать нарушения в метаболомном составе организма ребенка с перинатального периода. Анализ полученных результатов позволит провести оптимизацию акушерской тактики у данной когорты беременных. Комплексный анализ отдаленных результатов новорожденных с ЗВУР в зависимости от тяжести течения и сроков родоразрешения, позволит уточнить клинико-анамнестические и плодово-плацентарные факторы риска развития задержки роста плода с последующим совершенствованием комплекса диагностических мероприятий и оптимизации тактики ведения беременных с ЗРП, позволит объединить полученные знания по данной проблеме от внутриутробного периода до первого года жизни ребенка. Ранее, авторами проекта было показано критическое изменение профиля аминокислот у новорожденных от матерей с COVID-19 (Ломова и др. «Изменение аминокислотного профиля плазмы пуповинной крови и амниотической жидкости у новорожденных от матерей с covid-19» 2021). Данные изменения были схожи с теми, которые наблюдались у детей с СЗРП (Кан и др. «Метаболомный профиль беременных при задержке роста плода», 2019). В исследование будут включены беременные, перенесшие COVID-19 в разные сроки беременности и проанализирована связь СЗРП и COVID-19. В данном проекте предлагается разработать новые подходы для прогнозирования и диагностики нарушений постнатального роста и развития по изменению метаболического профиля крови. В качестве образцов предполагается рассмотреть «сухое пятно» - каплю крови, что позволит проводить оценку метаболизма малоинвазивным путём. Сухая капля крови предпочтительнее сбора плазмы, поскольку, несмотря на инвазивность процедуры забора, позволяет обойтись малым объемом отбираемой крови, что особенно важно для маловесных детей. Предполагается использование стандартного масс-спектрометрического оборудования, и зарегистрированных диагностических панелей, используемых для расширенного перинатального скрининга. Это позволит в дальнейшем быстро транслировать полученные результаты в другие перинатальные центры Российской Федерации. В рамках проекта также планируется введение в диагностическую панель других биомаркеров на основе полиаминов (спермин, спермидин, путресцин и другие) – соединений, рассматриваемых в связи с рядом патологий, в том числе, из области онкологии. Включение дополнительных соединений позволит с большей точностью диагностировать патологии ЗРП. Будут показаны возможности использование мочи в качестве биоматериала для анализа метаболического профиля состояния организма, что позволит перейти на полностью неинвазивный метод диагностики. Проведение полномасштабного метаболомного профилирования биологических жидкостей у беременных и новорожденных на сверхчувствительных масс-спектрометрических приборах дает большой шанс найти новые биомаркеры (аминокислоты, органические кислоты, липиды, жирные кислоты), которые в последствии будут включены в диагностическую панель для неонатального скрининга и позволят провести оптимизацию акушерской тактики у беременных с СЗРП. По данным ряда авторов существующие способы диагностики и лечения не удовлетворяют полностью потребности широкой клинической практики. Высокая перинатальная заболеваемость и смертность новорожденных с задержкой внутриутробного развития требует от практикующего врача научно обоснованного подхода к их ведению. В ходе исследований было установлено, что в основе морфологической незрелости, низкой массы плода и новорожденного лежит изменение метаболизма. Однако, роль различных метаболитов и метаболических путей в патогенезе задержки внутриутробного развития остается до конца раскрытой, в связи с чем отсутствуют критерии диагностики основных нарушений метаболических процессов, не обоснована их коррекция. Рациональное вскармливание детей грудного возраста является залогом их адекватного роста и развития, а также высокого качества жизни, как в раннем детском возрасте, так и в последующие годы. В настоящее время, изучается «неонатальная дилемма» между медленным ростом в раннем возрасте и риском нарушений оптимального нервно-психического развития, с одной стороны, и быстрым догоняющим ростом, и риском метаболического синдрома в дальнейшем – с другой. Метаболомика, систематическое исследование метаболитов, присутствующих в крови и других биологических жидкостях, предлагает подход к выявлению и пониманию механизмов, связанных с риском метаболических нарушений, ожирения. Исследование особенностей метаболома крови с рождения и в течение первого года жизни, позволяет объединить множество факторов, включая генетику, питание и окружающую среду, позволяет понять патофизиологические механизмы, лежащие в основе нарушений постнатального роста. Таким образом, определение особенностей спектра метаболома для обнаружения метаболических заболеваний предлагает объективную основу для разработки лечения и профилактики метаболических нарушений в раннем возрасте, который характеризуется высокой пластичностью развития. Внедрение предлагаемой технологии в здравоохранение РФ позволит значительно снизить младенческую смертность и заболеваемость, за счет использования новых передовых технологий диагностики заболеваний у новорожденных, находящихся на выхаживании в отделении реанимации и интенсивной терапии и в отделении патологии новорожденных и недоношенных детей, разработать новые алгоритмы, способные определить основные факторы, ассоциированные с нарушением постнатального роста в течение первого года жизни, как в сторону недостаточного роста, так и избыточной массы тела, за счет увеличения жировой массы («скачок роста»); а также усовершенствовать исследования, основанные на биомаркерах, что, в конечном итоге, позволит разработать новые принципы питания и его коррекции, оценки роста и развития ребенка. Исследование обменных процессов у плода, новорожденного и ребенка первого года жизни позволит выявить новые звенья в патогенезе задержки внутриутробного развития, разработать критерии диагностики метаболических нарушений, обосновать и внедрить в клиническую практику новые пути их коррекции.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Стародубцева Н., Киндышева С., Потапова А., Кукаев Е., Ходжаева З., Бокерия Е., Чаговец В., Франкевич В., Сухих Г. Transplacental Therapeutic Drug Monitoring in Pregnant Women with Fetal Tachyarrhythmia Using HPLC-MS/MS International Journal of Molecular Sciences, 24, 1848 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms24031848

2. Ломова Н.А., Долгушина Н.В., Токарева А.О., Чаговец В.В., Стародубцева Н.Л., Франкевич В.Е. Особенности аминокислотного профиля фолликулярной жидкости у пациенток после COVID-19 Проблемы репродукции, Т. 29, №5, с. 25-36 (год публикации - 2023)
10.17116/repro20232905125

3. Франкевич Н.А., Токарева А.О., Чаговец В.В., Стародубцева Н.Л., Долшушина Н.В., Шмаков Р.Г., Сухих Г.Т., Франкевич В.Е. COVID-19 Infection during Pregnancy: Disruptions in Lipid Metabolism and Implications for Newborn Health International Journal of Molecular Sciences, 24, 13787 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms241813787

4. Стародубцева Н.Л., Токарева А.О., Волочаева М.В., Кононихин А.С., Бржозовский А.Г., Бугрова А.Е., Тимофеева А.В., Кукаев Е.Н., Тютюнник В.Л., Кан Н.Е., Франкевич В.Е., Николаев Е.Н., Сухих Г.Т. Quantitative Proteomics of Maternal Blood Plasma in Isolated Intrauterine Growth Restriction International Journal of Molecular Sciences, 24, 16832 (год публикации - 2023)
10.3390/ijms242316832

5. Магомедова А.П., Ломова Н.А., Франкевич В.Е. ЗАДЕРЖКА ВНУТРИУТРОБНОГО РАЗВИТИЯ: МЕТАБОЛОМИКА КАК НОВЫЙ ПОДХОД В РЕШЕНИИ СТАРОЙ ПРОБЛЕМЫ Бионика (год публикации - 2022)

6. Баисова А.Р., Амирасланов Э.Ю., Франкевич В.Е., Чаговец В.В., Тютюнник В.Л. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ЭТИОЛОГИИ И ПАТОГЕНЕЗЕ ПРЕЖДЕВРЕМЕННОГО РАЗРЫВА ПЛОДНЫХ ОБОЛОЧЕК Акушерство и гинекология, 10, 22-28 (год публикации - 2023)
10.18565/aig.2023.199

7. Гасанбекова А. П., Франкевич Н. А., Чаговец В. В., Дербенцева Е. Л., Новоселова А. В., Карапетян Т. Э., Мамедова Г. Э., Франкевич В. Е. ИЗУЧЕНИЕ УРОВНЯ АМИНОКИСЛОТ И ПОЛИАМИНОВ КРОВИ ПРИ АССОЦИИРОВАННЫХ С ПЛАЦЕНТОЙ ОСЛОЖНЕНИЯХ БЕРЕМЕННОСТИ РНИМУ ИМЕНИ Н. И. ПИРОГОВА, 4, 2024 с. 31-39 (год публикации - 2024)
10.24075/vrgmu.2024.031

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Анализ органических кислот в 100% образцов в моче и плазме. Были разработаны модели логистической регрессии, позволяющие дифференцировать образцы по принадлежности к группе Норма или ЗРП. Модель для прогнозирования ЗРП по уровням органических кислот характеризовалась чувствительностью и специфичностью 0,83 и 0,82, соответственно; в плазме крови чувствительность и специфичность составили 1 и 1. Анализ тестовых выборок с помощью моделей, разработанных на обучающих выборках, для органических кислот в моче показал чувствительность и специфичность 0,7 и; для органических кислот в плазме крови 1 и 1. Анализ полиаминов в 100% образцов в моче и плазме. Модели логистической регрессии для прогнозирования ЗРП по полиаминам мочи, проверенные на валидационной выборке характеризовались чувствительностью 1, специфичностью 0,9, AUC 0,9; по полиаминам плазмы крови чувствительностью 0,72, специфичностью 0,86, AUC 0,83. Применение модели логистической регрессии, позволяющей дифференцировать пациенток по содержанию полиаминов в моче, к тестовой выборке были получены чувствительность и специфичность 1 и 1, соответственно; в плазме крови были получены чувствительность и специфичность 0.83 и 0.59. Анализ липидов в 100% образцов в моче и плазме. На валидационной выборке модель показала чувствительность 0,75, специфичность 1; плазмы крови - чувствительность 0,69, специфичность 0,98, AUC 0, 74. На тестовой выборке были получены чувствительность и специфичность 1 и 0,5; в плазме крови, к тестовой выборке были получены чувствительность и специфичность 1 и 0,67. Анализ сухих пятен крови с помощью электрораспыления с бумаги. Математическая модель для прогнозирования развития ЗРП характеризовалась чувствительностью 0,74, специфичностью 0,81, AUC 0,79. На тестовой выборке были получены чувствительность и специфичность 0.58 и 0.84, соответственно. В сухих пятнах крови с предварительной пробоподготовкой проводили анализ аминокислот. Модель для прогнозирования ЗРП показала чувствительность 0,6, специфичность 0,95. На тестовой выборке чувствительность была 1, специфичность 0.4. В течение беременности свободные аминокислоты могут служить индукторами синтеза стероидных гормонов, участвуют в процессе биосинтеза гликопротеинов, порфиринов, нейромедиаторов, полиаминов и оксида азота. Полученные нами данные демонстрируют значимую связь изменения уровня полиаминов в крови и плацента-ассоциированных осложнений беременности. При ЗРП концентрация 1,7-диаминогептана была статистически значимо повышена, на фоне снижения при ПЭ. Результаты наших исследований перекликаются с работой китайских ученых, которые рассматривали влияние N1-гуанил-1,7-диаминогептана (GC7) на пролиферацию, дифференцировку и апоптоз эндотелиальных клеток. Для выбора биомаркеров патологий существенное значение имеет физиологическая вариабельность параметров внутри исследуемых групп. Для оценки вариабельности были проанализированы стандартные отклонения и относительные стандартные отклонения (ОСО) всех изученных метаболитов в различных матрицах, а также рассчитаны средние значения отклонений по всем метаболитам в каждой из матриц. Также рассчитана инструментальная вариабельность сигналов аналитов. Динамическое продольное исследование проводили с забором образцов венозной крови в двух точках: в момент включения пациенток в исследование (в среднем сроки беременности для группы ЗРП составили 33-34 недели, для группы ПЭ – 32-33 недели) и в день родоразрешения (все пациентки были родоразрешены в среднем через 3 недели наблюдения путем операции кесарева сечения до начала регулярной родовой деятельности). Анализ данных, полученных для органических кислот, полиаминов и липидов в моче и плазме крови, а также метаболитов, зарегистрированных с помощью электрораспыления с бумаги сухих пятен крови и аминокислот в сухих пятнах крови, показал, что наиболее эффективные математические модели, получены при использовании в качестве биомаркеров органических кислот и полиаминов. При оценке отдаленных результатов новорожденных с рЗРП и пЗРП(ПЭ) были получены следующие данные: у невролога на постоянном диспансерном наблюдении состоит 66 и 63% детей из групп, соответственно. При этом практически 92% детей первого года жизни из группы ранней ЗРП имели неврологическую патологию, в группе поздней ЗРП – 74,1%. 12 детей наблюдались у невролога, 30 детей – у окулиста, 10 детей – у кардиолога. Прогноз и профилактика ЗРП может позволить снизить риск данных осложнений. При оценке информативности физиологических сред для создания прогностических и диагностических моделей принимались во внимание качество получаемых моделей, инструментальная и внутригрупповая вариабельность аналитов, время и ресурсы, затрачиваемые на анализ, а также физиологическая значимость веществ и их вовлеченность в метаболические пути, связанные с исследуемой патологией. Исходя из указанных критериев, наиболее информативным для прогнозирования состояния новорожденных является анализ полиаминов в моче и плазме крови. Динамическое определение уровня полиаминов в венозной крови беременных с ЗРП совместно с определением допплерометрического показателя ЦПО после 32 недель гестации может бы быть использовано для прогноза перинатальной заболеваемости и оптимизации типа и срока родоразрешения. Принимая во внимание, значимые отличия относительной концентрации уровня полиаминов в двух точках, возможный потенциал полиаминов для определения прогноза течения как изолированной, так и сочетанной форм ЗРП и сроков родоразрешения, после проведения валидации метода, невероятно высок. Разработан алгоритм ведения новорожденных, основные шаги: 1. Начальная оценка состояния новорожденного. 2. Сбор образцов мочи и сухих пятен крови. - Сбор образцов. 3. Хромато-масс-спектрометрический анализ. - Подготовка оборудования для анализа полиаминов и аминокислот. - Проведение ЖХ-МС анализа для определения профилей полиаминов и аминокислот. 4. Интерпретация данных - Использование разработанных моделей для панелей полиаминов и аминокислот. - Оценка вероятности развития патологий на основе биомаркеров. 5. Принятие клинических решений 6. Документация и обратная связь В настоящее время в клинической практике для выявления ЗРП. Исследования показывают, что чувствительность УЗИ варьируется от 60% до 90%, в то время как специфичность может достигать 80-95%. Анализ полиаминов в моче позволяет достичь чувствительности 100%, специфичность 90%; в плазме крови чувствительности 72%, специфичности 86%. Разработанные методики анализа полиаминов и аминокислот в образцах плазмы крови и моче используются в научных целях в работе ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова». Получаемые данные пополняют базу данных для расширенной валидации созданного программного комплекса и для апробации предложенных алгоритмов. Опубликована статья А. П. Гасанбекова, Н. А. Франкевич, В. В. Чаговец [et al.] // Вестник РГМУ. 2024. – № 2024(4). – P. 27-35.

Публикации